]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
IFC @r243836
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_pagequeues[]), regardless of other locks or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
71  *                hold more than one page queue lock at a time.
72  *
73  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
74  *                locks in any order.
75  *
76  *      - The object mutex is held when inserting or removing
77  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
78  *
79  */
80
81 /*
82  *      Resident memory management module.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 #include "opt_vm.h"
89
90 #include <sys/param.h>
91 #include <sys/systm.h>
92 #include <sys/lock.h>
93 #include <sys/kernel.h>
94 #include <sys/limits.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/msgbuf.h>
97 #include <sys/mutex.h>
98 #include <sys/proc.h>
99 #include <sys/sysctl.h>
100 #include <sys/vmmeter.h>
101 #include <sys/vnode.h>
102
103 #include <vm/vm.h>
104 #include <vm/pmap.h>
105 #include <vm/vm_param.h>
106 #include <vm/vm_kern.h>
107 #include <vm/vm_object.h>
108 #include <vm/vm_page.h>
109 #include <vm/vm_pageout.h>
110 #include <vm/vm_pager.h>
111 #include <vm/vm_phys.h>
112 #include <vm/vm_reserv.h>
113 #include <vm/vm_extern.h>
114 #include <vm/uma.h>
115 #include <vm/uma_int.h>
116
117 #include <machine/md_var.h>
118
119 /*
120  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
121  *      page structure.
122  */
123
124 struct vm_pagequeue vm_pagequeues[PQ_COUNT] = {
125         [PQ_INACTIVE] = {
126                 .pq_pl = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(
127                     vm_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_pl),
128                 .pq_cnt = &cnt.v_inactive_count,
129                 .pq_name = "vm inactive pagequeue"
130         },
131         [PQ_ACTIVE] = {
132                 .pq_pl = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(
133                     vm_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl),
134                 .pq_cnt = &cnt.v_active_count,
135                 .pq_name = "vm active pagequeue"
136         }
137 };
138 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
139
140 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
141
142 vm_page_t vm_page_array;
143 long vm_page_array_size;
144 long first_page;
145 int vm_page_zero_count;
146
147 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
148 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
149 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
150         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
151
152 static int pa_tryrelock_restart;
153 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
154     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
155
156 static uma_zone_t fakepg_zone;
157
158 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
159 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
160 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
161 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
162
163 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
164
165 static void
166 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
167 {
168
169         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
170             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM); 
171 }
172
173 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
174 #if PAGE_SIZE == 32768
175 #ifdef CTASSERT
176 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
177 #endif
178 #endif
179
180 /*
181  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
182  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
183  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
184  * the virtual to physical mapping has changed.
185  */
186 int
187 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
188 {
189         vm_paddr_t lockpa;
190
191         lockpa = *locked;
192         *locked = pa;
193         if (lockpa) {
194                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
195                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
196                         return (0);
197                 PA_UNLOCK(lockpa);
198         }
199         if (PA_TRYLOCK(pa))
200                 return (0);
201         PMAP_UNLOCK(pmap);
202         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
203         PA_LOCK(pa);
204         PMAP_LOCK(pmap);
205         return (EAGAIN);
206 }
207
208 /*
209  *      vm_set_page_size:
210  *
211  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
212  *      size.  Must be called before any use of page-size
213  *      dependent functions.
214  */
215 void
216 vm_set_page_size(void)
217 {
218         if (cnt.v_page_size == 0)
219                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
220         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
221                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
222 }
223
224 /*
225  *      vm_page_blacklist_lookup:
226  *
227  *      See if a physical address in this page has been listed
228  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
229  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
230  *      encountered then the rest of the string is skipped.
231  */
232 static int
233 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
234 {
235         vm_paddr_t bad;
236         char *cp, *pos;
237
238         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
239                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
240                 if (*cp != '\0') {
241                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
242                                 cp++;
243                                 if (cp == pos)
244                                         continue;
245                         } else
246                                 break;
247                 }
248                 if (pa == trunc_page(bad))
249                         return (1);
250         }
251         return (0);
252 }
253
254 /*
255  *      vm_page_startup:
256  *
257  *      Initializes the resident memory module.
258  *
259  *      Allocates memory for the page cells, and
260  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
261  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
262  */
263 vm_offset_t
264 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
265 {
266         vm_offset_t mapped;
267         vm_paddr_t page_range;
268         vm_paddr_t new_end;
269         int i;
270         vm_paddr_t pa;
271         vm_paddr_t last_pa;
272         char *list;
273
274         /* the biggest memory array is the second group of pages */
275         vm_paddr_t end;
276         vm_paddr_t biggestsize;
277         vm_paddr_t low_water, high_water;
278         int biggestone;
279
280         biggestsize = 0;
281         biggestone = 0;
282         vaddr = round_page(vaddr);
283
284         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
285                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
286                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
287         }
288
289         low_water = phys_avail[0];
290         high_water = phys_avail[1];
291
292         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
293                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
294
295                 if (size > biggestsize) {
296                         biggestone = i;
297                         biggestsize = size;
298                 }
299                 if (phys_avail[i] < low_water)
300                         low_water = phys_avail[i];
301                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
302                         high_water = phys_avail[i + 1];
303         }
304
305 #ifdef XEN
306         low_water = 0;
307 #endif  
308
309         end = phys_avail[biggestone+1];
310
311         /*
312          * Initialize the page and queue locks.
313          */
314         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
315         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
316                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
317         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
318                 vm_pagequeue_init_lock(&vm_pagequeues[i]);
319
320         /*
321          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
322          * allocator.
323          */
324         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
325         new_end = trunc_page(new_end);
326         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
327             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
328         bzero((void *)mapped, end - new_end);
329         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
330
331 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__) || \
332     defined(__mips__)
333         /*
334          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
335          * needs to be included in a minidump.
336          *
337          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
338          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
339          *
340          * However, i386 still needs this workspace internally within the
341          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
342          * included should the sf_buf code decide to use them.
343          */
344         last_pa = 0;
345         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
346                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
347                         last_pa = dump_avail[i + 1];
348         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
349         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
350         new_end -= vm_page_dump_size;
351         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
352             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
353         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
354 #endif
355 #ifdef __amd64__
356         /*
357          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
358          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
359          * through the direct map, they are not automatically included.
360          */
361         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
362         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
363         while (pa < last_pa) {
364                 dump_add_page(pa);
365                 pa += PAGE_SIZE;
366         }
367 #endif
368         /*
369          * Compute the number of pages of memory that will be available for
370          * use (taking into account the overhead of a page structure per
371          * page).
372          */
373         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
374 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
375         page_range = 0;
376         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
377                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
378 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
379         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
380 #else
381 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
382 #endif
383         end = new_end;
384
385         /*
386          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
387          */
388         vaddr += PAGE_SIZE;
389
390         /*
391          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
392          * queue.
393          */
394         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
395         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
396             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
397         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
398 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
399         /*
400          * Allocate memory for the reservation management system's data
401          * structures.
402          */
403         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
404 #endif
405 #if defined(__amd64__) || defined(__mips__)
406         /*
407          * pmap_map on amd64 and mips can come out of the direct-map, not kvm
408          * like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to include
409          * this data.  This includes the vm_page_array and the early UMA
410          * bootstrap pages.
411          */
412         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
413                 dump_add_page(pa);
414 #endif  
415         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
416
417         /*
418          * Clear all of the page structures
419          */
420         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
421         for (i = 0; i < page_range; i++)
422                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
423         vm_page_array_size = page_range;
424
425         /*
426          * Initialize the physical memory allocator.
427          */
428         vm_phys_init();
429
430         /*
431          * Add every available physical page that is not blacklisted to
432          * the free lists.
433          */
434         cnt.v_page_count = 0;
435         cnt.v_free_count = 0;
436         list = getenv("vm.blacklist");
437         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
438                 pa = phys_avail[i];
439                 last_pa = phys_avail[i + 1];
440                 while (pa < last_pa) {
441                         if (list != NULL &&
442                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
443                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
444                                     (uintmax_t)pa);
445                         else
446                                 vm_phys_add_page(pa);
447                         pa += PAGE_SIZE;
448                 }
449         }
450         freeenv(list);
451 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
452         /*
453          * Initialize the reservation management system.
454          */
455         vm_reserv_init();
456 #endif
457         return (vaddr);
458 }
459
460 void
461 vm_page_reference(vm_page_t m)
462 {
463
464         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
465 }
466
467 void
468 vm_page_busy(vm_page_t m)
469 {
470
471         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
472         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
473             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
474         m->oflags |= VPO_BUSY;
475 }
476
477 /*
478  *      vm_page_flash:
479  *
480  *      wakeup anyone waiting for the page.
481  */
482 void
483 vm_page_flash(vm_page_t m)
484 {
485
486         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
487         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
488                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
489                 wakeup(m);
490         }
491 }
492
493 /*
494  *      vm_page_wakeup:
495  *
496  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
497  *      page.
498  *
499  */
500 void
501 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
502 {
503
504         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
505         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
506         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
507         vm_page_flash(m);
508 }
509
510 void
511 vm_page_io_start(vm_page_t m)
512 {
513
514         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
515         m->busy++;
516 }
517
518 void
519 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
520 {
521
522         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
523         KASSERT(m->busy > 0, ("vm_page_io_finish: page %p is not busy", m));
524         m->busy--;
525         if (m->busy == 0)
526                 vm_page_flash(m);
527 }
528
529 /*
530  * Keep page from being freed by the page daemon
531  * much of the same effect as wiring, except much lower
532  * overhead and should be used only for *very* temporary
533  * holding ("wiring").
534  */
535 void
536 vm_page_hold(vm_page_t mem)
537 {
538
539         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
540         mem->hold_count++;
541 }
542
543 void
544 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
545 {
546
547         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
548         --mem->hold_count;
549         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
550         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
551                 vm_page_free_toq(mem);
552 }
553
554 /*
555  *      vm_page_unhold_pages:
556  *
557  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
558  */ 
559 void
560 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
561 {
562         struct mtx *mtx, *new_mtx;
563
564         mtx = NULL;
565         for (; count != 0; count--) {
566                 /*
567                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
568                  */
569                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
570                 if (mtx != new_mtx) {
571                         if (mtx != NULL)
572                                 mtx_unlock(mtx);
573                         mtx = new_mtx;
574                         mtx_lock(mtx);
575                 }
576                 vm_page_unhold(*ma);
577                 ma++;
578         }
579         if (mtx != NULL)
580                 mtx_unlock(mtx);
581 }
582
583 vm_page_t
584 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
585 {
586         vm_page_t m;
587
588 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
589         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
590         if (m == NULL)
591                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
592         return (m);
593 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
594         long pi;
595
596         pi = atop(pa);
597         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
598                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
599                 return (m);
600         }
601         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
602 #else
603 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
604 #endif
605 }
606
607 /*
608  *      vm_page_getfake:
609  *
610  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
611  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
612  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
613  */
614 vm_page_t
615 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
616 {
617         vm_page_t m;
618
619         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
620         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
621         return (m);
622 }
623
624 void
625 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
626 {
627
628         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
629                 /*
630                  * The page's memattr might have changed since the
631                  * previous initialization.  Update the pmap to the
632                  * new memattr.
633                  */
634                 goto memattr;
635         }
636         m->phys_addr = paddr;
637         m->queue = PQ_NONE;
638         /* Fictitious pages don't use "segind". */
639         m->flags = PG_FICTITIOUS;
640         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
641         m->oflags = VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED;
642         m->wire_count = 1;
643 memattr:
644         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
645 }
646
647 /*
648  *      vm_page_putfake:
649  *
650  *      Release a fictitious page.
651  */
652 void
653 vm_page_putfake(vm_page_t m)
654 {
655
656         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
657         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
658             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
659         uma_zfree(fakepg_zone, m);
660 }
661
662 /*
663  *      vm_page_updatefake:
664  *
665  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
666  *      memory attribute.
667  */
668 void
669 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
670 {
671
672         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
673             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
674         m->phys_addr = paddr;
675         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
676 }
677
678 /*
679  *      vm_page_free:
680  *
681  *      Free a page.
682  */
683 void
684 vm_page_free(vm_page_t m)
685 {
686
687         m->flags &= ~PG_ZERO;
688         vm_page_free_toq(m);
689 }
690
691 /*
692  *      vm_page_free_zero:
693  *
694  *      Free a page to the zerod-pages queue
695  */
696 void
697 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
698 {
699
700         m->flags |= PG_ZERO;
701         vm_page_free_toq(m);
702 }
703
704 /*
705  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
706  * array which is not the request page.
707  */
708 void
709 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
710 {
711
712         if (m->valid != 0) {
713                 /*
714                  * Since the page is not the requested page, whether
715                  * it should be activated or deactivated is not
716                  * obvious.  Empirical results have shown that
717                  * deactivating the page is usually the best choice,
718                  * unless the page is wanted by another thread.
719                  */
720                 if (m->oflags & VPO_WANTED) {
721                         vm_page_lock(m);
722                         vm_page_activate(m);
723                         vm_page_unlock(m);
724                 } else {
725                         vm_page_lock(m);
726                         vm_page_deactivate(m);
727                         vm_page_unlock(m);
728                 }
729                 vm_page_wakeup(m);
730         } else {
731                 /*
732                  * Free the completely invalid page.  Such page state
733                  * occurs due to the short read operation which did
734                  * not covered our page at all, or in case when a read
735                  * error happens.
736                  */
737                 vm_page_lock(m);
738                 vm_page_free(m);
739                 vm_page_unlock(m);
740         }
741 }
742
743 /*
744  *      vm_page_sleep:
745  *
746  *      Sleep and release the page lock.
747  *
748  *      The object containing the given page must be locked.
749  */
750 void
751 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
752 {
753
754         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
755         if (mtx_owned(vm_page_lockptr(m)))
756                 vm_page_unlock(m);
757
758         /*
759          * It's possible that while we sleep, the page will get
760          * unbusied and freed.  If we are holding the object
761          * lock, we will assume we hold a reference to the object
762          * such that even if m->object changes, we can re-lock
763          * it.
764          */
765         m->oflags |= VPO_WANTED;
766         msleep(m, VM_OBJECT_MTX(m->object), PVM, msg, 0);
767 }
768
769 /*
770  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
771  *
772  *      Set all bits in the page's dirty field.
773  *
774  *      The object containing the specified page must be locked if the
775  *      call is made from the machine-independent layer.
776  *
777  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
778  *
779  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
780  */
781 void
782 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
783 {
784
785         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
786         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
787             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
788         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
789             ("vm_page_dirty: page is free!"));
790         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
791             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
792         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
793 }
794
795 /*
796  *      vm_page_splay:
797  *
798  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
799  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
800  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
801  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
802  */
803 vm_page_t
804 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
805 {
806         struct vm_page dummy;
807         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
808
809         if (root == NULL)
810                 return (root);
811         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
812         for (;; root = y) {
813                 if (pindex < root->pindex) {
814                         if ((y = root->left) == NULL)
815                                 break;
816                         if (pindex < y->pindex) {
817                                 /* Rotate right. */
818                                 root->left = y->right;
819                                 y->right = root;
820                                 root = y;
821                                 if ((y = root->left) == NULL)
822                                         break;
823                         }
824                         /* Link into the new root's right tree. */
825                         righttreemin->left = root;
826                         righttreemin = root;
827                 } else if (pindex > root->pindex) {
828                         if ((y = root->right) == NULL)
829                                 break;
830                         if (pindex > y->pindex) {
831                                 /* Rotate left. */
832                                 root->right = y->left;
833                                 y->left = root;
834                                 root = y;
835                                 if ((y = root->right) == NULL)
836                                         break;
837                         }
838                         /* Link into the new root's left tree. */
839                         lefttreemax->right = root;
840                         lefttreemax = root;
841                 } else
842                         break;
843         }
844         /* Assemble the new root. */
845         lefttreemax->right = root->left;
846         righttreemin->left = root->right;
847         root->left = dummy.right;
848         root->right = dummy.left;
849         return (root);
850 }
851
852 /*
853  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
854  *
855  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
856  *
857  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
858  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
859  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to sleep
860  *      here so we *can't* do this anyway.
861  *
862  *      The object must be locked.
863  */
864 void
865 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
866 {
867         vm_page_t root;
868
869         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
870         if (m->object != NULL)
871                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
872
873         /*
874          * Record the object/offset pair in this page
875          */
876         m->object = object;
877         m->pindex = pindex;
878
879         /*
880          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
881          */
882         root = object->root;
883         if (root == NULL) {
884                 m->left = NULL;
885                 m->right = NULL;
886                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
887         } else {
888                 root = vm_page_splay(pindex, root);
889                 if (pindex < root->pindex) {
890                         m->left = root->left;
891                         m->right = root;
892                         root->left = NULL;
893                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
894                 } else if (pindex == root->pindex)
895                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
896                 else {
897                         m->right = root->right;
898                         m->left = root;
899                         root->right = NULL;
900                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
901                 }
902         }
903         object->root = m;
904
905         /*
906          * Show that the object has one more resident page.
907          */
908         object->resident_page_count++;
909
910         /*
911          * Hold the vnode until the last page is released.
912          */
913         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
914                 vhold(object->handle);
915
916         /*
917          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
918          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
919          */
920         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
921                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
922 }
923
924 /*
925  *      vm_page_remove:
926  *
927  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
928  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
929  *      the backing store.
930  *
931  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
932  *
933  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
934  */
935 void
936 vm_page_remove(vm_page_t m)
937 {
938         vm_object_t object;
939         vm_page_t next, prev, root;
940
941         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
942                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
943         if ((object = m->object) == NULL)
944                 return;
945         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
946         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
947                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
948                 vm_page_flash(m);
949         }
950
951         /*
952          * Now remove from the object's list of backed pages.
953          */
954         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL && next->left == m) {
955                 /*
956                  * Since the page's successor in the list is also its parent
957                  * in the tree, its right subtree must be empty.
958                  */
959                 next->left = m->left;
960                 KASSERT(m->right == NULL,
961                     ("vm_page_remove: page %p has right child", m));
962         } else if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
963             prev->right == m) {
964                 /*
965                  * Since the page's predecessor in the list is also its parent
966                  * in the tree, its left subtree must be empty.
967                  */
968                 KASSERT(m->left == NULL,
969                     ("vm_page_remove: page %p has left child", m));
970                 prev->right = m->right;
971         } else {
972                 if (m != object->root)
973                         vm_page_splay(m->pindex, object->root);
974                 if (m->left == NULL)
975                         root = m->right;
976                 else if (m->right == NULL)
977                         root = m->left;
978                 else {
979                         /*
980                          * Move the page's successor to the root, because
981                          * pages are usually removed in ascending order.
982                          */
983                         if (m->right != next)
984                                 vm_page_splay(m->pindex, m->right);
985                         next->left = m->left;
986                         root = next;
987                 }
988                 object->root = root;
989         }
990         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
991
992         /*
993          * And show that the object has one fewer resident page.
994          */
995         object->resident_page_count--;
996
997         /*
998          * The vnode may now be recycled.
999          */
1000         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1001                 vdrop(object->handle);
1002
1003         m->object = NULL;
1004 }
1005
1006 /*
1007  *      vm_page_lookup:
1008  *
1009  *      Returns the page associated with the object/offset
1010  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1011  *
1012  *      The object must be locked.
1013  */
1014 vm_page_t
1015 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1016 {
1017         vm_page_t m;
1018
1019         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1020         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
1021                 m = vm_page_splay(pindex, m);
1022                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
1023                         m = NULL;
1024         }
1025         return (m);
1026 }
1027
1028 /*
1029  *      vm_page_find_least:
1030  *
1031  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1032  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1033  *
1034  *      The object must be locked.
1035  */
1036 vm_page_t
1037 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1038 {
1039         vm_page_t m;
1040
1041         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1042         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL) {
1043                 if (m->pindex < pindex) {
1044                         m = vm_page_splay(pindex, object->root);
1045                         if ((object->root = m)->pindex < pindex)
1046                                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
1047                 }
1048         }
1049         return (m);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1054  * resident; if none is found, NULL is returned.
1055  *
1056  * The object must be locked.
1057  */
1058 vm_page_t
1059 vm_page_next(vm_page_t m)
1060 {
1061         vm_page_t next;
1062
1063         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1064         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1065             next->pindex != m->pindex + 1)
1066                 next = NULL;
1067         return (next);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1072  * resident; if none is found, NULL is returned.
1073  *
1074  * The object must be locked.
1075  */
1076 vm_page_t
1077 vm_page_prev(vm_page_t m)
1078 {
1079         vm_page_t prev;
1080
1081         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1082         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1083             prev->pindex != m->pindex - 1)
1084                 prev = NULL;
1085         return (prev);
1086 }
1087
1088 /*
1089  *      vm_page_rename:
1090  *
1091  *      Move the given memory entry from its
1092  *      current object to the specified target object/offset.
1093  *
1094  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1095  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1096  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1097  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1098  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1099  *
1100  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1101  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1102  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1103  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1104  *            on the cache.
1105  *
1106  *      The objects must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1107  */
1108 void
1109 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1110 {
1111
1112         vm_page_remove(m);
1113         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
1114         vm_page_dirty(m);
1115 }
1116
1117 /*
1118  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1119  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1120  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1121  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1122  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1123  *      vnode's hold count is reduced. 
1124  */
1125 void
1126 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1127 {
1128         vm_page_t m, m_next;
1129         boolean_t empty;
1130
1131         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1132         if (__predict_false(object->cache == NULL)) {
1133                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1134                 return;
1135         }
1136         m = object->cache = vm_page_splay(start, object->cache);
1137         if (m->pindex < start) {
1138                 if (m->right == NULL)
1139                         m = NULL;
1140                 else {
1141                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
1142                         m_next->left = m;
1143                         m->right = NULL;
1144                         m = object->cache = m_next;
1145                 }
1146         }
1147
1148         /*
1149          * At this point, "m" is either (1) a reference to the page
1150          * with the least pindex that is greater than or equal to
1151          * "start" or (2) NULL.
1152          */
1153         for (; m != NULL && (m->pindex < end || end == 0); m = m_next) {
1154                 /*
1155                  * Find "m"'s successor and remove "m" from the
1156                  * object's cache.
1157                  */
1158                 if (m->right == NULL) {
1159                         object->cache = m->left;
1160                         m_next = NULL;
1161                 } else {
1162                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
1163                         m_next->left = m->left;
1164                         object->cache = m_next;
1165                 }
1166                 /* Convert "m" to a free page. */
1167                 m->object = NULL;
1168                 m->valid = 0;
1169                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
1170                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
1171                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
1172                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
1173                 cnt.v_cache_count--;
1174                 cnt.v_free_count++;
1175         }
1176         empty = object->cache == NULL;
1177         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1178         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1179                 vdrop(object->handle);
1180 }
1181
1182 /*
1183  *      Returns the cached page that is associated with the given
1184  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1185  *
1186  *      The free page queue must be locked.
1187  */
1188 static inline vm_page_t
1189 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1190 {
1191         vm_page_t m;
1192
1193         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1194         if ((m = object->cache) != NULL && m->pindex != pindex) {
1195                 m = vm_page_splay(pindex, m);
1196                 if ((object->cache = m)->pindex != pindex)
1197                         m = NULL;
1198         }
1199         return (m);
1200 }
1201
1202 /*
1203  *      Remove the given cached page from its containing object's
1204  *      collection of cached pages.
1205  *
1206  *      The free page queue must be locked.
1207  */
1208 static void
1209 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1210 {
1211         vm_object_t object;
1212         vm_page_t root;
1213
1214         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1215         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1216             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1217         object = m->object;
1218         if (m != object->cache) {
1219                 root = vm_page_splay(m->pindex, object->cache);
1220                 KASSERT(root == m,
1221                     ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached in object %p",
1222                     m, object));
1223         }
1224         if (m->left == NULL)
1225                 root = m->right;
1226         else if (m->right == NULL)
1227                 root = m->left;
1228         else {
1229                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
1230                 root->right = m->right;
1231         }
1232         object->cache = root;
1233         m->object = NULL;
1234         cnt.v_cache_count--;
1235 }
1236
1237 /*
1238  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1239  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1240  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1241  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1242  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1243  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1244  *      correspond to offset zero in the new object.
1245  *
1246  *      The new object must be locked.
1247  */
1248 void
1249 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1250     vm_object_t new_object)
1251 {
1252         vm_page_t m, m_next;
1253
1254         /*
1255          * Insertion into an object's collection of cached pages
1256          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1257          * not.
1258          */
1259         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
1260         KASSERT(new_object->cache == NULL,
1261             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1262             new_object));
1263         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1264         if ((m = orig_object->cache) != NULL) {
1265                 /*
1266                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1267                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1268                  * cache to the new object's cache.
1269                  */
1270                 m = vm_page_splay(offidxstart, m);
1271                 if (m->pindex < offidxstart) {
1272                         orig_object->cache = m;
1273                         new_object->cache = m->right;
1274                         m->right = NULL;
1275                 } else {
1276                         orig_object->cache = m->left;
1277                         new_object->cache = m;
1278                         m->left = NULL;
1279                 }
1280                 while ((m = new_object->cache) != NULL) {
1281                         if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size) {
1282                                 /*
1283                                  * Return all of the cached pages with
1284                                  * offset greater than or equal to the
1285                                  * new object's size to the original
1286                                  * object's cache. 
1287                                  */
1288                                 new_object->cache = m->left;
1289                                 m->left = orig_object->cache;
1290                                 orig_object->cache = m;
1291                                 break;
1292                         }
1293                         m_next = vm_page_splay(m->pindex, m->right);
1294                         /* Update the page's object and offset. */
1295                         m->object = new_object;
1296                         m->pindex -= offidxstart;
1297                         if (m_next == NULL)
1298                                 break;
1299                         m->right = NULL;
1300                         m_next->left = m;
1301                         new_object->cache = m_next;
1302                 }
1303                 KASSERT(new_object->cache == NULL ||
1304                     new_object->type == OBJT_SWAP,
1305                     ("vm_page_cache_transfer: object %p's type is incompatible"
1306                     " with cached pages", new_object));
1307         }
1308         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1309 }
1310
1311 /*
1312  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1313  *      offset, and FALSE otherwise.
1314  *
1315  *      The object must be locked.
1316  */
1317 boolean_t
1318 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1319 {
1320         vm_page_t m;
1321
1322         /*
1323          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1324          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1325          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1326          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1327          * exist.
1328          */
1329         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1330         if (__predict_true(object->cache == NULL))
1331                 return (FALSE);
1332         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1333         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1334         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1335         return (m != NULL);
1336 }
1337
1338 /*
1339  *      vm_page_alloc:
1340  *
1341  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1342  *      object and offset pair.  By default, this page has the flag VPO_BUSY
1343  *      set.
1344  *
1345  *      The caller must always specify an allocation class.
1346  *
1347  *      allocation classes:
1348  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1349  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1350  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1351  *
1352  *      optional allocation flags:
1353  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1354  *                              intends to allocate
1355  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1356  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1357  *                              is cached
1358  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the flag VPO_BUSY on the page
1359  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1360  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1361  *                              should not have the flag VPO_BUSY set
1362  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1363  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1364  *
1365  *      This routine may not sleep.
1366  */
1367 vm_page_t
1368 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1369 {
1370         struct vnode *vp = NULL;
1371         vm_object_t m_object;
1372         vm_page_t m;
1373         int flags, req_class;
1374
1375         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0),
1376             ("vm_page_alloc: inconsistent object/req"));
1377         if (object != NULL)
1378                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1379
1380         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1381
1382         /*
1383          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1384          */
1385         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1386                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1387
1388         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1389         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1390             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1391             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1392             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1393             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1394                 /*
1395                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1396                  * exceeds the minimum for the request class.
1397                  */
1398                 if (object != NULL &&
1399                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1400                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1401                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1402                                 return (NULL);
1403                         }
1404                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1405                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1406 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1407                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1408 #else
1409                         else
1410 #endif
1411                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1412                                     " from the free queue", m);
1413                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1414                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1415                         return (NULL);
1416 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1417                 } else if (object == NULL || object->type == OBJT_DEVICE ||
1418                     object->type == OBJT_SG ||
1419                     (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1420                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1421 #else
1422                 } else {
1423 #endif
1424                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1425                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1426 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1427                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1428                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1429                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1430                                     0);
1431                         }
1432 #endif
1433                 }
1434         } else {
1435                 /*
1436                  * Not allocatable, give up.
1437                  */
1438                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1439                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1440                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1441                 pagedaemon_wakeup();
1442                 return (NULL);
1443         }
1444
1445         /*
1446          *  At this point we had better have found a good page.
1447          */
1448         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1449         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1450             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1451         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1452         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1453         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1454         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1455         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1456             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1457             pmap_page_get_memattr(m)));
1458         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1459                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1460                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1461                 KASSERT(m->valid != 0,
1462                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1463                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1464                         cnt.v_reactivated++;
1465                 else
1466                         m->valid = 0;
1467                 m_object = m->object;
1468                 vm_page_cache_remove(m);
1469                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1470                         vp = m_object->handle;
1471         } else {
1472                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1473                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1474                 KASSERT(m->valid == 0,
1475                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1476                 cnt.v_free_count--;
1477         }
1478
1479         /*
1480          * Only the PG_ZERO flag is inherited.  The PG_CACHED or PG_FREE flag
1481          * must be cleared before the free page queues lock is released.
1482          */
1483         flags = 0;
1484         if (m->flags & PG_ZERO) {
1485                 vm_page_zero_count--;
1486                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1487                         flags = PG_ZERO;
1488         }
1489         if (req & VM_ALLOC_NODUMP)
1490                 flags |= PG_NODUMP;
1491         m->flags = flags;
1492         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1493         m->aflags = 0;
1494         if (object == NULL || object->type == OBJT_PHYS)
1495                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1496         else
1497                 m->oflags = 0;
1498         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ)) == 0)
1499                 m->oflags |= VPO_BUSY;
1500         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1501                 /*
1502                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1503                  * page is inserted into the object.
1504                  */
1505                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1506                 m->wire_count = 1;
1507         }
1508         m->act_count = 0;
1509
1510         if (object != NULL) {
1511                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1512                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1513                     object->type != OBJT_DEVICE && object->type != OBJT_SG)
1514                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1515                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1516         } else
1517                 m->pindex = pindex;
1518
1519         /*
1520          * The following call to vdrop() must come after the above call
1521          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1522          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1523          * temporarily become zero.
1524          */
1525         if (vp != NULL)
1526                 vdrop(vp);
1527
1528         /*
1529          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1530          * we would be nearly out of memory.
1531          */
1532         if (vm_paging_needed())
1533                 pagedaemon_wakeup();
1534
1535         return (m);
1536 }
1537
1538 /*
1539  *      vm_page_alloc_contig:
1540  *
1541  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1542  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1543  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1544  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1545  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1546  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1547  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1548  *      and "boundary" must be a power of two.
1549  *
1550  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1551  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1552  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1553  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1554  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1555  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1556  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1557  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1558  *
1559  *      The caller must always specify an allocation class.
1560  *
1561  *      allocation classes:
1562  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1563  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1564  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1565  *
1566  *      optional allocation flags:
1567  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the flag VPO_BUSY on the page
1568  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1569  *                              should not have the flag VPO_BUSY set
1570  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1571  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1572  *
1573  *      This routine may not sleep.
1574  */
1575 vm_page_t
1576 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1577     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1578     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1579 {
1580         struct vnode *drop;
1581         vm_page_t deferred_vdrop_list, m, m_ret;
1582         u_int flags, oflags;
1583         int req_class;
1584
1585         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0),
1586             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object/req"));
1587         if (object != NULL) {
1588                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1589                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1590                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1591                     object));
1592         }
1593         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1594         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1595
1596         /*
1597          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1598          */
1599         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1600                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1601
1602         deferred_vdrop_list = NULL;
1603         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1604         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages +
1605             cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1606             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages +
1607             cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1608             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages)) {
1609 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1610 retry:
1611                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1612                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1613                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1614 #endif
1615                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1616                             alignment, boundary);
1617         } else {
1618                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1619                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1620                 pagedaemon_wakeup();
1621                 return (NULL);
1622         }
1623         if (m_ret != NULL)
1624                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1625                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1626                         if (drop != NULL) {
1627                                 /*
1628                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1629                                  *
1630                                  * Once the pages are removed from the free
1631                                  * page list, "pageq" can be safely abused to
1632                                  * construct a short-lived list of vnodes.
1633                                  */
1634                                 m->pageq.tqe_prev = (void *)drop;
1635                                 m->pageq.tqe_next = deferred_vdrop_list;
1636                                 deferred_vdrop_list = m;
1637                         }
1638                 }
1639         else {
1640 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1641                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1642                     boundary))
1643                         goto retry;
1644 #endif
1645         }
1646         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1647         if (m_ret == NULL)
1648                 return (NULL);
1649
1650         /*
1651          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1652          */
1653         flags = 0;
1654         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1655                 flags = PG_ZERO;
1656         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1657                 flags |= PG_NODUMP;
1658         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1659                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, npages);
1660         oflags = VPO_UNMANAGED;
1661         if (object != NULL) {
1662                 if ((req & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1663                         oflags |= VPO_BUSY;
1664                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1665                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1666                         memattr = object->memattr;
1667         }
1668         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1669                 m->aflags = 0;
1670                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1671                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1672                         m->wire_count = 1;
1673                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1674                 m->oflags = oflags;
1675                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1676                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1677                 if (object != NULL)
1678                         vm_page_insert(m, object, pindex);
1679                 else
1680                         m->pindex = pindex;
1681                 pindex++;
1682         }
1683         while (deferred_vdrop_list != NULL) {
1684                 vdrop((struct vnode *)deferred_vdrop_list->pageq.tqe_prev);
1685                 deferred_vdrop_list = deferred_vdrop_list->pageq.tqe_next;
1686         }
1687         if (vm_paging_needed())
1688                 pagedaemon_wakeup();
1689         return (m_ret);
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1694  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1695  *
1696  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1697  *
1698  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1699  */
1700 static struct vnode *
1701 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1702 {
1703         struct vnode *drop;
1704         vm_object_t m_object;
1705
1706         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1707             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1708             m, m->queue));
1709         KASSERT(m->wire_count == 0,
1710             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1711         KASSERT(m->hold_count == 0,
1712             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1713         KASSERT(m->busy == 0,
1714             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1715         KASSERT(m->dirty == 0,
1716             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1717         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1718             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1719             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1720         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1721         drop = NULL;
1722         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1723                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1724                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
1725                 m->valid = 0;
1726                 m_object = m->object;
1727                 vm_page_cache_remove(m);
1728                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1729                         drop = m_object->handle;
1730         } else {
1731                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1732                     ("vm_page_alloc_init: page %p is not free", m));
1733                 KASSERT(m->valid == 0,
1734                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
1735                 cnt.v_free_count--;
1736                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1737                         vm_page_zero_count--;
1738         }
1739         /* Don't clear the PG_ZERO flag; we'll need it later. */
1740         m->flags &= PG_ZERO;
1741         return (drop);
1742 }
1743
1744 /*
1745  *      vm_page_alloc_freelist:
1746  *
1747  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
1748  *
1749  *      The caller must always specify an allocation class.
1750  *
1751  *      allocation classes:
1752  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1753  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1754  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1755  *
1756  *      optional allocation flags:
1757  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1758  *                              intends to allocate
1759  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1760  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1761  *
1762  *      This routine may not sleep.
1763  */
1764 vm_page_t
1765 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
1766 {
1767         struct vnode *drop;
1768         vm_page_t m;
1769         u_int flags;
1770         int req_class;
1771
1772         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1773
1774         /*
1775          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1776          */
1777         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1778                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1779
1780         /*
1781          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
1782          */
1783         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1784         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1785             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1786             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1787             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1788             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0))
1789                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1790         else {
1791                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1792                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1793                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1794                 pagedaemon_wakeup();
1795                 return (NULL);
1796         }
1797         if (m == NULL) {
1798                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1799                 return (NULL);
1800         }
1801         drop = vm_page_alloc_init(m);
1802         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1803
1804         /*
1805          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1806          */
1807         m->aflags = 0;
1808         flags = 0;
1809         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1810                 flags = PG_ZERO;
1811         m->flags &= flags;
1812         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1813                 /*
1814                  * The page lock is not required for wiring a page that does
1815                  * not belong to an object.
1816                  */
1817                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1818                 m->wire_count = 1;
1819         }
1820         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1821         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1822         if (drop != NULL)
1823                 vdrop(drop);
1824         if (vm_paging_needed())
1825                 pagedaemon_wakeup();
1826         return (m);
1827 }
1828
1829 /*
1830  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1831  *
1832  *      Sleep until free pages are available for allocation.
1833  *      - Called in various places before memory allocations.
1834  */
1835 void
1836 vm_wait(void)
1837 {
1838
1839         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1840         if (curproc == pageproc) {
1841                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1842                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1843                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1844         } else {
1845                 if (!vm_pages_needed) {
1846                         vm_pages_needed = 1;
1847                         wakeup(&vm_pages_needed);
1848                 }
1849                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1850                     "vmwait", 0);
1851         }
1852 }
1853
1854 /*
1855  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1856  *
1857  *      Sleep until free pages are available for allocation.
1858  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1859  *        can be easily tracked.
1860  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1861  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1862  *        this balance without careful testing first.
1863  */
1864 void
1865 vm_waitpfault(void)
1866 {
1867
1868         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1869         if (!vm_pages_needed) {
1870                 vm_pages_needed = 1;
1871                 wakeup(&vm_pages_needed);
1872         }
1873         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1874             "pfault", 0);
1875 }
1876
1877 /*
1878  *      vm_page_dequeue:
1879  *
1880  *      Remove the given page from its current page queue.
1881  *
1882  *      The page must be locked.
1883  */
1884 void
1885 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
1886 {
1887         struct vm_pagequeue *pq;
1888
1889         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1890         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1891             ("vm_page_dequeue: page %p is not queued", m));
1892         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1893         vm_pagequeue_lock(pq);
1894         m->queue = PQ_NONE;
1895         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1896         (*pq->pq_cnt)--;
1897         vm_pagequeue_unlock(pq);
1898 }
1899
1900 /*
1901  *      vm_page_dequeue_locked:
1902  *
1903  *      Remove the given page from its current page queue.
1904  *
1905  *      The page and page queue must be locked.
1906  */
1907 void
1908 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
1909 {
1910         struct vm_pagequeue *pq;
1911
1912         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1913         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1914         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
1915         m->queue = PQ_NONE;
1916         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1917         (*pq->pq_cnt)--;
1918 }
1919
1920 /*
1921  *      vm_page_enqueue:
1922  *
1923  *      Add the given page to the specified page queue.
1924  *
1925  *      The page must be locked.
1926  */
1927 static void
1928 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1929 {
1930         struct vm_pagequeue *pq;
1931
1932         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1933         pq = &vm_pagequeues[queue];
1934         vm_pagequeue_lock(pq);
1935         m->queue = queue;
1936         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1937         ++*pq->pq_cnt;
1938         vm_pagequeue_unlock(pq);
1939 }
1940
1941 /*
1942  *      vm_page_requeue:
1943  *
1944  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
1945  *
1946  *      The page must be locked.
1947  */
1948 void
1949 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1950 {
1951         struct vm_pagequeue *pq;
1952
1953         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1954         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1955             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
1956         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1957         vm_pagequeue_lock(pq);
1958         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1959         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1960         vm_pagequeue_unlock(pq);
1961 }
1962
1963 /*
1964  *      vm_page_requeue_locked:
1965  *
1966  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
1967  *
1968  *      The page queue must be locked.
1969  */
1970 void
1971 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
1972 {
1973         struct vm_pagequeue *pq;
1974
1975         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1976             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
1977         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1978         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
1979         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1980         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1981 }
1982
1983 /*
1984  *      vm_page_activate:
1985  *
1986  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1987  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1988  *      mess with it.
1989  *
1990  *      The page must be locked.
1991  */
1992 void
1993 vm_page_activate(vm_page_t m)
1994 {
1995         int queue;
1996
1997         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1998         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1999         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2000                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2001                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2002                                 m->act_count = ACT_INIT;
2003                         if (queue != PQ_NONE)
2004                                 vm_page_dequeue(m);
2005                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2006                 } else
2007                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2008                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2009         } else {
2010                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2011                         m->act_count = ACT_INIT;
2012         }
2013 }
2014
2015 /*
2016  *      vm_page_free_wakeup:
2017  *
2018  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
2019  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
2020  *      queues.
2021  *
2022  *      The page queues must be locked.
2023  */
2024 static inline void
2025 vm_page_free_wakeup(void)
2026 {
2027
2028         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2029         /*
2030          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2031          * some free.
2032          */
2033         if (vm_pageout_pages_needed &&
2034             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
2035                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2036                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2037         }
2038         /*
2039          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2040          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2041          * lots of memory. this process will swapin processes.
2042          */
2043         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2044                 vm_pages_needed = 0;
2045                 wakeup(&cnt.v_free_count);
2046         }
2047 }
2048
2049 /*
2050  *      vm_page_free_toq:
2051  *
2052  *      Returns the given page to the free list,
2053  *      disassociating it with any VM object.
2054  *
2055  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2056  */
2057 void
2058 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2059 {
2060
2061         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2062                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2063                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2064                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2065         } else
2066                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2067                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2068         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2069
2070         if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
2071                 panic("vm_page_free: freeing free page %p", m);
2072         else if (m->busy != 0)
2073                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2074
2075         /*
2076          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2077          * the page here because we do not want to call the pager's
2078          * callback routine until after we've put the page on the
2079          * appropriate free queue.
2080          */
2081         vm_page_remque(m);
2082         vm_page_remove(m);
2083
2084         /*
2085          * If fictitious remove object association and
2086          * return, otherwise delay object association removal.
2087          */
2088         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2089                 return;
2090         }
2091
2092         m->valid = 0;
2093         vm_page_undirty(m);
2094
2095         if (m->wire_count != 0)
2096                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2097         if (m->hold_count != 0) {
2098                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2099                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2100                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2101                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2102         } else {
2103                 /*
2104                  * Restore the default memory attribute to the page.
2105                  */
2106                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2107                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2108
2109                 /*
2110                  * Insert the page into the physical memory allocator's
2111                  * cache/free page queues.
2112                  */
2113                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2114                 m->flags |= PG_FREE;
2115                 cnt.v_free_count++;
2116 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2117                 if (!vm_reserv_free_page(m))
2118 #else
2119                 if (TRUE)
2120 #endif
2121                         vm_phys_free_pages(m, 0);
2122                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2123                         ++vm_page_zero_count;
2124                 else
2125                         vm_page_zero_idle_wakeup();
2126                 vm_page_free_wakeup();
2127                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2128         }
2129 }
2130
2131 /*
2132  *      vm_page_wire:
2133  *
2134  *      Mark this page as wired down by yet
2135  *      another map, removing it from paging queues
2136  *      as necessary.
2137  *
2138  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
2139  *
2140  *      The page must be locked.
2141  */
2142 void
2143 vm_page_wire(vm_page_t m)
2144 {
2145
2146         /*
2147          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
2148          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
2149          * it is already off the queues).
2150          */
2151         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2152         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2153                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2154                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
2155                     m));
2156                 return;
2157         }
2158         if (m->wire_count == 0) {
2159                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
2160                     m->queue == PQ_NONE,
2161                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
2162                 vm_page_remque(m);
2163                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2164         }
2165         m->wire_count++;
2166         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
2167 }
2168
2169 /*
2170  * vm_page_unwire:
2171  *
2172  * Release one wiring of the specified page, potentially enabling it to be
2173  * paged again.  If paging is enabled, then the value of the parameter
2174  * "activate" determines to which queue the page is added.  If "activate" is
2175  * non-zero, then the page is added to the active queue.  Otherwise, it is
2176  * added to the inactive queue.
2177  *
2178  * However, unless the page belongs to an object, it is not enqueued because
2179  * it cannot be paged out.
2180  *
2181  * If a page is fictitious, then its wire count must alway be one.
2182  *
2183  * A managed page must be locked.
2184  */
2185 void
2186 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
2187 {
2188
2189         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2190                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2191         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2192                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2193             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
2194                 return;
2195         }
2196         if (m->wire_count > 0) {
2197                 m->wire_count--;
2198                 if (m->wire_count == 0) {
2199                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2200                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2201                             m->object == NULL)
2202                                 return;
2203                         if (!activate)
2204                                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2205                         vm_page_enqueue(activate ? PQ_ACTIVE : PQ_INACTIVE, m);
2206                 }
2207         } else
2208                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
2209 }
2210
2211 /*
2212  * Move the specified page to the inactive queue.
2213  *
2214  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
2215  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
2216  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
2217  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
2218  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
2219  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
2220  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
2221  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
2222  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
2223  * reused more quickly.
2224  *
2225  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
2226  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
2227  * except without unmapping it from the process address space.
2228  *
2229  * The page must be locked.
2230  */
2231 static inline void
2232 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
2233 {
2234         struct vm_pagequeue *pq;
2235         int queue;
2236
2237         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2238
2239         /*
2240          * Ignore if already inactive.
2241          */
2242         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE)
2243                 return;
2244         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2245                 if (queue != PQ_NONE)
2246                         vm_page_dequeue(m);
2247                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2248                 pq = &vm_pagequeues[PQ_INACTIVE];
2249                 vm_pagequeue_lock(pq);
2250                 m->queue = PQ_INACTIVE;
2251                 if (athead)
2252                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pq_pl, m, pageq);
2253                 else
2254                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
2255                 cnt.v_inactive_count++;
2256                 vm_pagequeue_unlock(pq);
2257         }
2258 }
2259
2260 /*
2261  * Move the specified page to the inactive queue.
2262  *
2263  * The page must be locked.
2264  */
2265 void
2266 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
2267 {
2268
2269         _vm_page_deactivate(m, 0);
2270 }
2271
2272 /*
2273  * vm_page_try_to_cache:
2274  *
2275  * Returns 0 on failure, 1 on success
2276  */
2277 int
2278 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
2279 {
2280
2281         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2282         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2283         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2284             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2285                 return (0);
2286         pmap_remove_all(m);
2287         if (m->dirty)
2288                 return (0);
2289         vm_page_cache(m);
2290         return (1);
2291 }
2292
2293 /*
2294  * vm_page_try_to_free()
2295  *
2296  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
2297  *      1 is returned on success, 0 on failure.
2298  */
2299 int
2300 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
2301 {
2302
2303         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2304         if (m->object != NULL)
2305                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2306         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2307             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2308                 return (0);
2309         pmap_remove_all(m);
2310         if (m->dirty)
2311                 return (0);
2312         vm_page_free(m);
2313         return (1);
2314 }
2315
2316 /*
2317  * vm_page_cache
2318  *
2319  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
2320  *
2321  * The object and page must be locked.
2322  */
2323 void
2324 vm_page_cache(vm_page_t m)
2325 {
2326         vm_object_t object;
2327         vm_page_t next, prev, root;
2328
2329         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2330         object = m->object;
2331         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2332         if ((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) || m->busy ||
2333             m->hold_count || m->wire_count)
2334                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
2335         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2336             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
2337         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
2338         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
2339             (object->type == OBJT_SWAP &&
2340             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
2341                 /*
2342                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
2343                  * default object or swap object but without a backing
2344                  * store must be zero filled.
2345                  */
2346                 vm_page_free(m);
2347                 return;
2348         }
2349         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
2350             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
2351         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
2352
2353         /*
2354          * Remove the page from the paging queues.
2355          */
2356         vm_page_remque(m);
2357
2358         /*
2359          * Remove the page from the object's collection of resident
2360          * pages. 
2361          */
2362         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL && next->left == m) {
2363                 /*
2364                  * Since the page's successor in the list is also its parent
2365                  * in the tree, its right subtree must be empty.
2366                  */
2367                 next->left = m->left;
2368                 KASSERT(m->right == NULL,
2369                     ("vm_page_cache: page %p has right child", m));
2370         } else if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
2371             prev->right == m) {
2372                 /*
2373                  * Since the page's predecessor in the list is also its parent
2374                  * in the tree, its left subtree must be empty.
2375                  */
2376                 KASSERT(m->left == NULL,
2377                     ("vm_page_cache: page %p has left child", m));
2378                 prev->right = m->right;
2379         } else {
2380                 if (m != object->root)
2381                         vm_page_splay(m->pindex, object->root);
2382                 if (m->left == NULL)
2383                         root = m->right;
2384                 else if (m->right == NULL)
2385                         root = m->left;
2386                 else {
2387                         /*
2388                          * Move the page's successor to the root, because
2389                          * pages are usually removed in ascending order.
2390                          */
2391                         if (m->right != next)
2392                                 vm_page_splay(m->pindex, m->right);
2393                         next->left = m->left;
2394                         root = next;
2395                 }
2396                 object->root = root;
2397         }
2398         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
2399         object->resident_page_count--;
2400
2401         /*
2402          * Restore the default memory attribute to the page.
2403          */
2404         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2405                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2406
2407         /*
2408          * Insert the page into the object's collection of cached pages
2409          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
2410          */
2411         m->flags &= ~PG_ZERO;
2412         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2413         m->flags |= PG_CACHED;
2414         cnt.v_cache_count++;
2415         root = object->cache;
2416         if (root == NULL) {
2417                 m->left = NULL;
2418                 m->right = NULL;
2419         } else {
2420                 root = vm_page_splay(m->pindex, root);
2421                 if (m->pindex < root->pindex) {
2422                         m->left = root->left;
2423                         m->right = root;
2424                         root->left = NULL;
2425                 } else if (__predict_false(m->pindex == root->pindex))
2426                         panic("vm_page_cache: offset already cached");
2427                 else {
2428                         m->right = root->right;
2429                         m->left = root;
2430                         root->right = NULL;
2431                 }
2432         }
2433         object->cache = m;
2434 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2435         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
2436 #else
2437         if (TRUE) {
2438 #endif
2439                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
2440                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2441         }
2442         vm_page_free_wakeup();
2443         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2444
2445         /*
2446          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
2447          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
2448          * the object's only resident page.
2449          */
2450         if (object->type == OBJT_VNODE) {
2451                 if (root == NULL && object->resident_page_count != 0)
2452                         vhold(object->handle);
2453                 else if (root != NULL && object->resident_page_count == 0)
2454                         vdrop(object->handle);
2455         }
2456 }
2457
2458 /*
2459  * vm_page_dontneed
2460  *
2461  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
2462  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
2463  *
2464  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
2465  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
2466  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
2467  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
2468  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
2469  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
2470  *
2471  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
2472  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
2473  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
2474  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
2475  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
2476  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
2477  *      often.
2478  *
2479  *      The object and page must be locked.
2480  */
2481 void
2482 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
2483 {
2484         int dnw;
2485         int head;
2486
2487         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2488         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2489         dnw = PCPU_GET(dnweight);
2490         PCPU_INC(dnweight);
2491
2492         /*
2493          * Occasionally leave the page alone.
2494          */
2495         if ((dnw & 0x01F0) == 0 || m->queue == PQ_INACTIVE) {
2496                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
2497                         --m->act_count;
2498                 return;
2499         }
2500
2501         /*
2502          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
2503          * immediately reactivate the page.
2504          *
2505          * Perform the pmap_clear_reference() first.  Otherwise, a concurrent
2506          * pmap operation, such as pmap_remove(), could clear a reference in
2507          * the pmap and set PGA_REFERENCED on the page before the
2508          * pmap_clear_reference() had completed.  Consequently, the page would
2509          * appear referenced based upon an old reference that occurred before
2510          * this function ran.
2511          */
2512         pmap_clear_reference(m);
2513         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
2514
2515         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
2516                 vm_page_dirty(m);
2517
2518         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
2519                 /*
2520                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
2521                  */
2522                 head = 0;
2523         } else {
2524                 /*
2525                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
2526                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
2527                  * at the head of the queue instead of the tail.
2528                  */
2529                 head = 1;
2530         }
2531         _vm_page_deactivate(m, head);
2532 }
2533
2534 /*
2535  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
2536  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
2537  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
2538  * and then conditionally zero it.
2539  *
2540  * The caller must always specify the VM_ALLOC_RETRY flag.  This is intended
2541  * to facilitate its eventual removal.
2542  *
2543  * This routine may sleep.
2544  *
2545  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
2546  * and reacquired if the routine sleeps.
2547  */
2548 vm_page_t
2549 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
2550 {
2551         vm_page_t m;
2552
2553         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2554         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) != 0,
2555             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_RETRY is required"));
2556 retrylookup:
2557         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
2558                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0 ||
2559                     ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) == 0 && m->busy != 0)) {
2560                         /*
2561                          * Reference the page before unlocking and
2562                          * sleeping so that the page daemon is less
2563                          * likely to reclaim it.
2564                          */
2565                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2566                         vm_page_sleep(m, "pgrbwt");
2567                         goto retrylookup;
2568                 } else {
2569                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2570                                 vm_page_lock(m);
2571                                 vm_page_wire(m);
2572                                 vm_page_unlock(m);
2573                         }
2574                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
2575                                 vm_page_busy(m);
2576                         return (m);
2577                 }
2578         }
2579         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~(VM_ALLOC_RETRY |
2580             VM_ALLOC_IGN_SBUSY));
2581         if (m == NULL) {
2582                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2583                 VM_WAIT;
2584                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2585                 goto retrylookup;
2586         } else if (m->valid != 0)
2587                 return (m);
2588         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
2589                 pmap_zero_page(m);
2590         return (m);
2591 }
2592
2593 /*
2594  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
2595  *
2596  * Inputs are required to range within a page.
2597  */
2598 vm_page_bits_t
2599 vm_page_bits(int base, int size)
2600 {
2601         int first_bit;
2602         int last_bit;
2603
2604         KASSERT(
2605             base + size <= PAGE_SIZE,
2606             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
2607         );
2608
2609         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
2610                 return (0);
2611
2612         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
2613         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
2614
2615         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
2616             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
2617 }
2618
2619 /*
2620  *      vm_page_set_valid_range:
2621  *
2622  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
2623  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2624  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2625  *      such chunks will be zeroed.
2626  *
2627  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2628  */
2629 void
2630 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
2631 {
2632         int endoff, frag;
2633
2634         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2635         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2636                 return;
2637
2638         /*
2639          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2640          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2641          * first block.
2642          */
2643         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2644             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2645                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2646
2647         /*
2648          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2649          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2650          * the last block.
2651          */
2652         endoff = base + size;
2653         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2654             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2655                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2656                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2657
2658         /*
2659          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
2660          * is already dirty. 
2661          */
2662         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
2663             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
2664
2665         /*
2666          * Set valid bits inclusive of any overlap.
2667          */
2668         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
2673  */
2674 static __inline void
2675 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
2676 {
2677         uintptr_t addr;
2678 #if PAGE_SIZE < 16384
2679         int shift;
2680 #endif
2681
2682         /*
2683          * If the object is locked and the page is neither VPO_BUSY nor
2684          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
2685          * set by a concurrent pmap operation.
2686          */
2687         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2688         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && !pmap_page_is_write_mapped(m))
2689                 m->dirty &= ~pagebits;
2690         else {
2691                 /*
2692                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
2693                  * holding a distinguished lock.  The combination of
2694                  * the object's lock and an atomic operation suffice
2695                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
2696                  *
2697                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
2698                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
2699                  * alignment is needed. Only require existence of
2700                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
2701                  */
2702                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
2703 #if PAGE_SIZE == 32768
2704                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
2705 #elif PAGE_SIZE == 16384
2706                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
2707 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
2708                 /*
2709                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
2710                  * containing aligned word, to not depend on the existence
2711                  * of atomic_clear_{8, 16}.
2712                  */
2713                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
2714 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
2715                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
2716 #else
2717                 shift *= NBBY;
2718 #endif
2719                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
2720                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
2721 #endif          /* PAGE_SIZE */
2722         }
2723 }
2724
2725 /*
2726  *      vm_page_set_validclean:
2727  *
2728  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
2729  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2730  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2731  *      such chunks will be zero'd.
2732  *
2733  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2734  */
2735 void
2736 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
2737 {
2738         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
2739         int endoff, frag;
2740
2741         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2742         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2743                 return;
2744
2745         /*
2746          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2747          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2748          * first block.
2749          */
2750         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2751             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2752                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2753
2754         /*
2755          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2756          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2757          * the last block.
2758          */
2759         endoff = base + size;
2760         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2761             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2762                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2763                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2764
2765         /*
2766          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
2767          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
2768          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
2769          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
2770          * be set again.
2771          *
2772          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
2773          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
2774          * the range.
2775          */
2776         oldvalid = m->valid;
2777         pagebits = vm_page_bits(base, size);
2778         m->valid |= pagebits;
2779 #if 0   /* NOT YET */
2780         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
2781                 frag = DEV_BSIZE - frag;
2782                 base += frag;
2783                 size -= frag;
2784                 if (size < 0)
2785                         size = 0;
2786         }
2787         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2788 #endif
2789         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2790                 /*
2791                  * The page can only be modified within the pmap if it is
2792                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
2793                  * fully valid.
2794                  */
2795                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
2796                         /*
2797                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
2798                          * a concurrent pmap operation, such as
2799                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
2800                          * pmap and set the dirty field on the page before
2801                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
2802                          * field was cleared here.
2803                          */
2804                         pmap_clear_modify(m);
2805                 m->dirty = 0;
2806                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2807         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
2808                 m->dirty &= ~pagebits;
2809         else
2810                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
2811 }
2812
2813 void
2814 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2815 {
2816
2817         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
2818 }
2819
2820 /*
2821  *      vm_page_set_invalid:
2822  *
2823  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2824  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2825  */
2826 void
2827 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2828 {
2829         vm_page_bits_t bits;
2830
2831         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2832         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
2833             ("vm_page_set_invalid: page %p is busy", m));
2834         bits = vm_page_bits(base, size);
2835         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2836                 pmap_remove_all(m);
2837         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2838             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
2839         m->valid &= ~bits;
2840         m->dirty &= ~bits;
2841 }
2842
2843 /*
2844  * vm_page_zero_invalid()
2845  *
2846  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2847  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2848  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2849  *      page so user code sees what it expects.
2850  *
2851  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2852  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2853  */
2854 void
2855 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2856 {
2857         int b;
2858         int i;
2859
2860         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2861         /*
2862          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2863          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2864          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2865          * vm_page_set_validclean().
2866          */
2867         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2868                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2869                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
2870                         if (i > b) {
2871                                 pmap_zero_page_area(m, 
2872                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2873                         }
2874                         b = i + 1;
2875                 }
2876         }
2877
2878         /*
2879          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2880          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2881          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2882          */
2883         if (setvalid)
2884                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2885 }
2886
2887 /*
2888  *      vm_page_is_valid:
2889  *
2890  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2891  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2892  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2893  */
2894 int
2895 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2896 {
2897         vm_page_bits_t bits;
2898
2899         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2900         bits = vm_page_bits(base, size);
2901         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2902                 return 1;
2903         else
2904                 return 0;
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
2909  */
2910 void
2911 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2912 {
2913
2914         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2915         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
2916                 vm_page_dirty(m);
2917 }
2918
2919 void
2920 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2921 {
2922
2923         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2924 }
2925
2926 void
2927 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2928 {
2929
2930         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2931 }
2932
2933 int
2934 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2935 {
2936
2937         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
2938 }
2939
2940 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
2941 void
2942 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
2943 {
2944
2945         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
2946 }
2947 #endif
2948
2949 int so_zerocp_fullpage = 0;
2950
2951 /*
2952  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2953  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2954  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2955  *
2956  *      The object containing the given page must have a non-zero
2957  *      paging-in-progress count and be locked.
2958  */
2959 void
2960 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2961 {
2962         vm_page_t mnew;
2963         vm_object_t object;
2964         vm_pindex_t pindex;
2965
2966         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2967         object = m->object;
2968         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2969         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2970             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2971             object)); 
2972         pindex = m->pindex;
2973
2974  retry_alloc:
2975         pmap_remove_all(m);
2976         vm_page_remove(m);
2977         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2978         if (mnew == NULL) {
2979                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2980                 vm_page_unlock(m);
2981                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2982                 VM_WAIT;
2983                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2984                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2985                         vm_page_lock(m);
2986                         goto retry_alloc;
2987                 } else {
2988                         /*
2989                          * Page disappeared during the wait.
2990                          */
2991                         return;
2992                 }
2993         }
2994
2995         if (m->cow == 0) {
2996                 /* 
2997                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2998                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2999                  * the way they were 
3000                  */
3001                 vm_page_unlock(m);
3002                 vm_page_lock(mnew);
3003                 vm_page_free(mnew);
3004                 vm_page_unlock(mnew);
3005                 vm_page_insert(m, object, pindex);
3006         } else { /* clear COW & copy page */
3007                 if (!so_zerocp_fullpage)
3008                         pmap_copy_page(m, mnew);
3009                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3010                 vm_page_dirty(mnew);
3011                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
3012                 m->wire_count = m->cow;
3013                 vm_page_unlock(m);
3014         }
3015 }
3016
3017 void 
3018 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
3019 {
3020
3021         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3022         if (m->cow) {
3023                 m->cow--;
3024                 /* 
3025                  * let vm_fault add back write permission  lazily
3026                  */
3027         } 
3028         /*
3029          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
3030          */ 
3031 }
3032
3033 int
3034 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
3035 {
3036
3037         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3038         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3039             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3040             m->cow == USHRT_MAX - 1 || !VM_OBJECT_TRYLOCK(m->object))
3041                 return (EBUSY);
3042         m->cow++;
3043         pmap_remove_write(m);
3044         VM_OBJECT_UNLOCK(m->object);
3045         return (0);
3046 }
3047
3048 #ifdef INVARIANTS
3049 void
3050 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3051 {
3052
3053         /*
3054          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3055          * holder of the containing object's lock or the setter of the
3056          * page's VPO_BUSY flag.  Unfortunately, the setter of the
3057          * VPO_BUSY flag is not recorded, and thus cannot be checked
3058          * here.
3059          */
3060         if (m->object != NULL && (m->oflags & VPO_BUSY) == 0)
3061                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
3062 }
3063 #endif
3064
3065 #include "opt_ddb.h"
3066 #ifdef DDB
3067 #include <sys/kernel.h>
3068
3069 #include <ddb/ddb.h>
3070
3071 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3072 {
3073         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
3074         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
3075         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
3076         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
3077         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
3078         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
3079         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
3080         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
3081         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
3082         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
3083 }
3084
3085 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3086 {
3087                 
3088         db_printf("PQ_FREE:");
3089         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
3090         db_printf("\n");
3091                 
3092         db_printf("PQ_CACHE:");
3093         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
3094         db_printf("\n");
3095
3096         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
3097                 *vm_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3098                 *vm_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt);
3099 }
3100 #endif /* DDB */