]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Access to the page's busy field is (now) synchronized by the containing
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
18  *    without specific prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  *
32  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
33  */
34
35 /*
36  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
37  * All rights reserved.
38  *
39  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
40  *
41  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
42  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
43  * notice and this permission notice appear in all copies of the
44  * software, derivative works or modified versions, and any portions
45  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
46  *
47  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
48  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
49  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
50  *
51  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
52  *
53  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
54  *  School of Computer Science
55  *  Carnegie Mellon University
56  *  Pittsburgh PA 15213-3890
57  *
58  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
59  * rights to redistribute these changes.
60  */
61
62 /*
63  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
64  *
65  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
66  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
67  *        busy state of a page.
68  *
69  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
70  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
71  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
72  *
73  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
74  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
75  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
76  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
77  *
78  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
79  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
80  *        is different from the object's main mutex.
81  *
82  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
83  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
84  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
85  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
86  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
87  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
88  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
89  *
90  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
91  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
92  *      and free queues are actually arrays already. 
93  */
94
95 /*
96  *      Resident memory management module.
97  */
98
99 #include <sys/cdefs.h>
100 __FBSDID("$FreeBSD$");
101
102 #include <sys/param.h>
103 #include <sys/systm.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/malloc.h>
106 #include <sys/mutex.h>
107 #include <sys/proc.h>
108 #include <sys/vmmeter.h>
109 #include <sys/vnode.h>
110
111 #include <vm/vm.h>
112 #include <vm/vm_param.h>
113 #include <vm/vm_kern.h>
114 #include <vm/vm_object.h>
115 #include <vm/vm_page.h>
116 #include <vm/vm_pageout.h>
117 #include <vm/vm_pager.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/uma.h>
120 #include <vm/uma_int.h>
121
122 /*
123  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
124  *      page structure.
125  */
126
127 struct mtx vm_page_queue_mtx;
128 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
129
130 vm_page_t vm_page_array = 0;
131 int vm_page_array_size = 0;
132 long first_page = 0;
133 int vm_page_zero_count = 0;
134
135 /*
136  *      vm_set_page_size:
137  *
138  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
139  *      size.  Must be called before any use of page-size
140  *      dependent functions.
141  */
142 void
143 vm_set_page_size(void)
144 {
145         if (cnt.v_page_size == 0)
146                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
147         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
148                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
149 }
150
151 /*
152  *      vm_page_startup:
153  *
154  *      Initializes the resident memory module.
155  *
156  *      Allocates memory for the page cells, and
157  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
158  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
159  */
160 vm_offset_t
161 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
162 {
163         vm_offset_t mapped;
164         vm_size_t npages;
165         vm_paddr_t page_range;
166         vm_paddr_t new_end;
167         int i;
168         vm_paddr_t pa;
169         int nblocks;
170         vm_paddr_t last_pa;
171
172         /* the biggest memory array is the second group of pages */
173         vm_paddr_t end;
174         vm_paddr_t biggestsize;
175         int biggestone;
176
177         vm_paddr_t total;
178         vm_size_t bootpages;
179
180         total = 0;
181         biggestsize = 0;
182         biggestone = 0;
183         nblocks = 0;
184         vaddr = round_page(vaddr);
185
186         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
187                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
188                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
189         }
190
191         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
192                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
193
194                 if (size > biggestsize) {
195                         biggestone = i;
196                         biggestsize = size;
197                 }
198                 ++nblocks;
199                 total += size;
200         }
201
202         end = phys_avail[biggestone+1];
203
204         /*
205          * Initialize the locks.
206          */
207         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
208             MTX_RECURSE);
209         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
210             MTX_SPIN);
211
212         /*
213          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
214          * and the inactive queue.
215          */
216         vm_pageq_init();
217
218         /*
219          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
220          * allocator.
221          */
222         bootpages = UMA_BOOT_PAGES * UMA_SLAB_SIZE;
223         new_end = end - bootpages;
224         new_end = trunc_page(new_end);
225         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
226             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
227         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
228         uma_startup((caddr_t)mapped);
229
230         /*
231          * Compute the number of pages of memory that will be available for
232          * use (taking into account the overhead of a page structure per
233          * page).
234          */
235         first_page = phys_avail[0] / PAGE_SIZE;
236         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE - first_page;
237         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
238             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
239         end = new_end;
240
241         /*
242          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
243          */
244         vaddr += PAGE_SIZE;
245
246         /*
247          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
248          * queue.
249          */
250         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
251         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
252             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
253         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
254         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
255
256         /*
257          * Clear all of the page structures
258          */
259         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
260         vm_page_array_size = page_range;
261
262         /*
263          * Construct the free queue(s) in descending order (by physical
264          * address) so that the first 16MB of physical memory is allocated
265          * last rather than first.  On large-memory machines, this avoids
266          * the exhaustion of low physical memory before isa_dma_init has run.
267          */
268         cnt.v_page_count = 0;
269         cnt.v_free_count = 0;
270         for (i = 0; phys_avail[i + 1] && npages > 0; i += 2) {
271                 pa = phys_avail[i];
272                 last_pa = phys_avail[i + 1];
273                 while (pa < last_pa && npages-- > 0) {
274                         vm_pageq_add_new_page(pa);
275                         pa += PAGE_SIZE;
276                 }
277         }
278         return (vaddr);
279 }
280
281 void
282 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
283 {
284
285         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
286         m->flags |= bits;
287
288
289 void
290 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
291 {
292
293         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
294         m->flags &= ~bits;
295 }
296
297 void
298 vm_page_busy(vm_page_t m)
299 {
300
301         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
302         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
303             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
304         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
305 }
306
307 /*
308  *      vm_page_flash:
309  *
310  *      wakeup anyone waiting for the page.
311  */
312 void
313 vm_page_flash(vm_page_t m)
314 {
315
316         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
317         if (m->flags & PG_WANTED) {
318                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
319                 wakeup(m);
320         }
321 }
322
323 /*
324  *      vm_page_wakeup:
325  *
326  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
327  *      page.
328  *
329  */
330 void
331 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
332 {
333
334         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
335         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
336         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
337         vm_page_flash(m);
338 }
339
340 void
341 vm_page_io_start(vm_page_t m)
342 {
343
344         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
345         m->busy++;
346 }
347
348 void
349 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
350 {
351
352         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
353         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
354         m->busy--;
355         if (m->busy == 0)
356                 vm_page_flash(m);
357 }
358
359 /*
360  * Keep page from being freed by the page daemon
361  * much of the same effect as wiring, except much lower
362  * overhead and should be used only for *very* temporary
363  * holding ("wiring").
364  */
365 void
366 vm_page_hold(vm_page_t mem)
367 {
368
369         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
370         mem->hold_count++;
371 }
372
373 void
374 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
375 {
376
377         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
378         --mem->hold_count;
379         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
380         if (mem->hold_count == 0 && mem->queue == PQ_HOLD)
381                 vm_page_free_toq(mem);
382 }
383
384 /*
385  *      vm_page_free:
386  *
387  *      Free a page
388  *
389  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
390  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
391  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
392  *      vm_page_alloc().
393  */
394 void
395 vm_page_free(vm_page_t m)
396 {
397         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
398         vm_page_free_toq(m);
399         vm_page_zero_idle_wakeup();
400 }
401
402 /*
403  *      vm_page_free_zero:
404  *
405  *      Free a page to the zerod-pages queue
406  */
407 void
408 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
409 {
410         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
411         vm_page_free_toq(m);
412 }
413
414 /*
415  *      vm_page_sleep_if_busy:
416  *
417  *      Sleep and release the page queues lock if PG_BUSY is set or,
418  *      if also_m_busy is TRUE, busy is non-zero.  Returns TRUE if the
419  *      thread slept and the page queues lock was released.
420  *      Otherwise, retains the page queues lock and returns FALSE.
421  */
422 int
423 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
424 {
425         vm_object_t object;
426
427         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
428         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
429         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
430                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
431                 /*
432                  * It's possible that while we sleep, the page will get
433                  * unbusied and freed.  If we are holding the object
434                  * lock, we will assume we hold a reference to the object
435                  * such that even if m->object changes, we can re-lock
436                  * it.
437                  */
438                 object = m->object;
439                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
440                 msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, msg, 0);
441                 VM_OBJECT_LOCK(object);
442                 return (TRUE);
443         }
444         return (FALSE);
445 }
446
447 /*
448  *      vm_page_dirty:
449  *
450  *      make page all dirty
451  */
452 void
453 vm_page_dirty(vm_page_t m)
454 {
455         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_CACHE,
456             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
457         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_FREE,
458             ("vm_page_dirty: page is free!"));
459         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
460 }
461
462 /*
463  *      vm_page_splay:
464  *
465  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
466  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
467  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
468  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
469  */
470 vm_page_t
471 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
472 {
473         struct vm_page dummy;
474         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
475
476         if (root == NULL)
477                 return (root);
478         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
479         for (;; root = y) {
480                 if (pindex < root->pindex) {
481                         if ((y = root->left) == NULL)
482                                 break;
483                         if (pindex < y->pindex) {
484                                 /* Rotate right. */
485                                 root->left = y->right;
486                                 y->right = root;
487                                 root = y;
488                                 if ((y = root->left) == NULL)
489                                         break;
490                         }
491                         /* Link into the new root's right tree. */
492                         righttreemin->left = root;
493                         righttreemin = root;
494                 } else if (pindex > root->pindex) {
495                         if ((y = root->right) == NULL)
496                                 break;
497                         if (pindex > y->pindex) {
498                                 /* Rotate left. */
499                                 root->right = y->left;
500                                 y->left = root;
501                                 root = y;
502                                 if ((y = root->right) == NULL)
503                                         break;
504                         }
505                         /* Link into the new root's left tree. */
506                         lefttreemax->right = root;
507                         lefttreemax = root;
508                 } else
509                         break;
510         }
511         /* Assemble the new root. */
512         lefttreemax->right = root->left;
513         righttreemin->left = root->right;
514         root->left = dummy.right;
515         root->right = dummy.left;
516         return (root);
517 }
518
519 /*
520  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
521  *
522  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
523  *
524  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
525  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
526  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
527  *      here so we *can't* do this anyway.
528  *
529  *      The object and page must be locked.
530  *      This routine may not block.
531  */
532 void
533 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
534 {
535         vm_page_t root;
536
537         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
538         if (m->object != NULL)
539                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
540
541         /*
542          * Record the object/offset pair in this page
543          */
544         m->object = object;
545         m->pindex = pindex;
546
547         /*
548          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
549          */
550         root = object->root;
551         if (root == NULL) {
552                 m->left = NULL;
553                 m->right = NULL;
554                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
555         } else {
556                 root = vm_page_splay(pindex, root);
557                 if (pindex < root->pindex) {
558                         m->left = root->left;
559                         m->right = root;
560                         root->left = NULL;
561                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
562                 } else if (pindex == root->pindex)
563                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
564                 else {
565                         m->right = root->right;
566                         m->left = root;
567                         root->right = NULL;
568                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
569                 }
570         }
571         object->root = m;
572         object->generation++;
573
574         /*
575          * show that the object has one more resident page.
576          */
577         object->resident_page_count++;
578
579         /*
580          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
581          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
582          */
583         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
584                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
585 }
586
587 /*
588  *      vm_page_remove:
589  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
590  *
591  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
592  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
593  *      the backing store.
594  *
595  *      The object and page must be locked.
596  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
597  *      This routine may not block.
598  */
599 void
600 vm_page_remove(vm_page_t m)
601 {
602         vm_object_t object;
603         vm_page_t root;
604
605         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
606         if ((object = m->object) == NULL)
607                 return;
608         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
609         if (m->flags & PG_BUSY) {
610                 vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
611                 vm_page_flash(m);
612         }
613
614         /*
615          * Now remove from the object's list of backed pages.
616          */
617         if (m != object->root)
618                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
619         if (m->left == NULL)
620                 root = m->right;
621         else {
622                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
623                 root->right = m->right;
624         }
625         object->root = root;
626         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
627
628         /*
629          * And show that the object has one fewer resident page.
630          */
631         object->resident_page_count--;
632         object->generation++;
633
634         m->object = NULL;
635 }
636
637 /*
638  *      vm_page_lookup:
639  *
640  *      Returns the page associated with the object/offset
641  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
642  *
643  *      The object must be locked.
644  *      This routine may not block.
645  *      This is a critical path routine
646  */
647 vm_page_t
648 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
649 {
650         vm_page_t m;
651
652         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
653         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
654                 m = vm_page_splay(pindex, m);
655                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
656                         m = NULL;
657         }
658         return (m);
659 }
660
661 /*
662  *      vm_page_rename:
663  *
664  *      Move the given memory entry from its
665  *      current object to the specified target object/offset.
666  *
667  *      The object must be locked.
668  *      This routine may not block.
669  *
670  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
671  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
672  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
673  *            moving the page from object A to B, and will then later move
674  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
675  *
676  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
677  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
678  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
679  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
680  *            on the cache.
681  */
682 void
683 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
684 {
685
686         vm_page_remove(m);
687         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
688         if (m->queue - m->pc == PQ_CACHE)
689                 vm_page_deactivate(m);
690         vm_page_dirty(m);
691 }
692
693 /*
694  *      vm_page_select_cache:
695  *
696  *      Find a page on the cache queue with color optimization.  As pages
697  *      might be found, but not applicable, they are deactivated.  This
698  *      keeps us from using potentially busy cached pages.
699  *
700  *      This routine may not block.
701  */
702 vm_page_t
703 vm_page_select_cache(int color)
704 {
705         vm_page_t m;
706
707         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
708         while ((m = vm_pageq_find(PQ_CACHE, color, FALSE)) != NULL) {
709                 if ((m->flags & PG_BUSY) == 0 && m->busy == 0 &&
710                     m->hold_count == 0 && (VM_OBJECT_TRYLOCK(m->object) ||
711                     VM_OBJECT_LOCKED(m->object))) {
712                         KASSERT(m->dirty == 0,
713                             ("Found dirty cache page %p", m));
714                         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
715                             ("Found mapped cache page %p", m));
716                         KASSERT((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0,
717                             ("Found unmanaged cache page %p", m));
718                         KASSERT(m->wire_count == 0,
719                             ("Found wired cache page %p", m));
720                         break;
721                 }
722                 vm_page_deactivate(m);
723         }
724         return (m);
725 }
726
727 /*
728  *      vm_page_alloc:
729  *
730  *      Allocate and return a memory cell associated
731  *      with this VM object/offset pair.
732  *
733  *      page_req classes:
734  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
735  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
736  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
737  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
738  *
739  *      This routine may not block.
740  *
741  *      Additional special handling is required when called from an
742  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
743  *      the page cache in this case.
744  */
745 vm_page_t
746 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
747 {
748         vm_object_t m_object;
749         vm_page_t m = NULL;
750         int color, flags, page_req;
751
752         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
753
754         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
755                 KASSERT(object != NULL,
756                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
757                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
758                 color = (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK;
759         } else
760                 color = pindex & PQ_L2_MASK;
761
762         /*
763          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
764          */
765         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
766                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
767         };
768
769 loop:
770         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
771         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved ||
772             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
773              cnt.v_cache_count == 0 && 
774              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
775             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)) {
776                 /*
777                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
778                  * exceeds the minimum for the request class.
779                  */
780                 m = vm_pageq_find(PQ_FREE, color, (req & VM_ALLOC_ZERO) != 0);
781         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
782                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
783                 /*
784                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
785                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
786                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
787                  */
788                 vm_page_lock_queues();
789                 if ((m = vm_page_select_cache(color)) == NULL) {
790 #if defined(DIAGNOSTIC)
791                         if (cnt.v_cache_count > 0)
792                                 printf("vm_page_alloc(NORMAL): missing pages on cache queue: %d\n", cnt.v_cache_count);
793 #endif
794                         vm_page_unlock_queues();
795                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
796                         pagedaemon_wakeup();
797                         return (NULL);
798                 }
799                 m_object = m->object;
800                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_object, MA_OWNED);
801                 vm_page_free(m);
802                 vm_page_unlock_queues();
803                 if (m_object != object)
804                         VM_OBJECT_UNLOCK(m_object);
805                 goto loop;
806         } else {
807                 /*
808                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
809                  */
810                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
811                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
812                 pagedaemon_wakeup();
813                 return (NULL);
814         }
815
816         /*
817          *  At this point we had better have found a good page.
818          */
819
820         KASSERT(
821             m != NULL,
822             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue")
823         );
824
825         /*
826          * Remove from free queue
827          */
828         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
829
830         /*
831          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
832          */
833         flags = PG_BUSY;
834         if (m->flags & PG_ZERO) {
835                 vm_page_zero_count--;
836                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
837                         flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
838         }
839         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
840                 flags &= ~PG_BUSY;
841         m->flags = flags;
842         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
843                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
844                 m->wire_count = 1;
845         } else
846                 m->wire_count = 0;
847         m->hold_count = 0;
848         m->act_count = 0;
849         m->busy = 0;
850         m->valid = 0;
851         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
852         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
853
854         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0)
855                 vm_page_insert(m, object, pindex);
856         else
857                 m->pindex = pindex;
858
859         /*
860          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
861          * we would be nearly out of memory.
862          */
863         if (vm_paging_needed())
864                 pagedaemon_wakeup();
865
866         return (m);
867 }
868
869 /*
870  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
871  *
872  *      Block until free pages are available for allocation
873  *      - Called in various places before memory allocations.
874  */
875 void
876 vm_wait(void)
877 {
878
879         vm_page_lock_queues();
880         if (curproc == pageproc) {
881                 vm_pageout_pages_needed = 1;
882                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_mtx,
883                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
884         } else {
885                 if (!vm_pages_needed) {
886                         vm_pages_needed = 1;
887                         wakeup(&vm_pages_needed);
888                 }
889                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM,
890                     "vmwait", 0);
891         }
892 }
893
894 /*
895  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
896  *
897  *      Block until free pages are available for allocation
898  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
899  *        can be easily tracked.
900  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
901  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
902  *        this balance without careful testing first.
903  */
904 void
905 vm_waitpfault(void)
906 {
907
908         vm_page_lock_queues();
909         if (!vm_pages_needed) {
910                 vm_pages_needed = 1;
911                 wakeup(&vm_pages_needed);
912         }
913         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PUSER,
914             "pfault", 0);
915 }
916
917 /*
918  *      vm_page_activate:
919  *
920  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
921  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
922  *      mess with it.
923  *
924  *      The page queues must be locked.
925  *      This routine may not block.
926  */
927 void
928 vm_page_activate(vm_page_t m)
929 {
930
931         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
932         if (m->queue != PQ_ACTIVE) {
933                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
934                         cnt.v_reactivated++;
935                 vm_pageq_remove(m);
936                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
937                         if (m->act_count < ACT_INIT)
938                                 m->act_count = ACT_INIT;
939                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
940                 }
941         } else {
942                 if (m->act_count < ACT_INIT)
943                         m->act_count = ACT_INIT;
944         }
945 }
946
947 /*
948  *      vm_page_free_wakeup:
949  *
950  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
951  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
952  *      queues.
953  *
954  *      The page queues must be locked.
955  *      This routine may not block.
956  */
957 static __inline void
958 vm_page_free_wakeup(void)
959 {
960
961         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
962         /*
963          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
964          * some free.
965          */
966         if (vm_pageout_pages_needed &&
967             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
968                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
969                 vm_pageout_pages_needed = 0;
970         }
971         /*
972          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
973          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
974          * lots of memory. this process will swapin processes.
975          */
976         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
977                 vm_pages_needed = 0;
978                 wakeup(&cnt.v_free_count);
979         }
980 }
981
982 /*
983  *      vm_page_free_toq:
984  *
985  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
986  *      disassociating it with any VM object.
987  *
988  *      Object and page must be locked prior to entry.
989  *      This routine may not block.
990  */
991
992 void
993 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
994 {
995         struct vpgqueues *pq;
996         vm_object_t object = m->object;
997
998         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
999         cnt.v_tfree++;
1000
1001         if (m->busy || ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)) {
1002                 printf(
1003                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1004                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1005                     m->hold_count);
1006                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)
1007                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1008                 else
1009                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1010         }
1011
1012         /*
1013          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1014          * the page here because we do not want to call the pager's
1015          * callback routine until after we've put the page on the
1016          * appropriate free queue.
1017          */
1018         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1019         vm_page_remove(m);
1020
1021         /*
1022          * If fictitious remove object association and
1023          * return, otherwise delay object association removal.
1024          */
1025         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1026                 return;
1027         }
1028
1029         m->valid = 0;
1030         vm_page_undirty(m);
1031
1032         if (m->wire_count != 0) {
1033                 if (m->wire_count > 1) {
1034                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1035                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1036                 }
1037                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1038         }
1039
1040         /*
1041          * If we've exhausted the object's resident pages we want to free
1042          * it up.
1043          */
1044         if (object && 
1045             (object->type == OBJT_VNODE) &&
1046             ((object->flags & OBJ_DEAD) == 0)
1047         ) {
1048                 struct vnode *vp = (struct vnode *)object->handle;
1049
1050                 if (vp) {
1051                         VI_LOCK(vp);
1052                         if (VSHOULDFREE(vp))
1053                                 vfree(vp);
1054                         VI_UNLOCK(vp);
1055                 }
1056         }
1057
1058         /*
1059          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1060          */
1061         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1062                 m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1063         }
1064
1065         if (m->hold_count != 0) {
1066                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1067                 m->queue = PQ_HOLD;
1068         } else
1069                 m->queue = PQ_FREE + m->pc;
1070         pq = &vm_page_queues[m->queue];
1071         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1072         pq->lcnt++;
1073         ++(*pq->cnt);
1074
1075         /*
1076          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1077          * first ) and non-zerod pages at the head.
1078          */
1079         if (m->flags & PG_ZERO) {
1080                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1081                 ++vm_page_zero_count;
1082         } else {
1083                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1084         }
1085         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1086         vm_page_free_wakeup();
1087 }
1088
1089 /*
1090  *      vm_page_unmanage:
1091  *
1092  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1093  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1094  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1095  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1096  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1097  *      operate on the page.
1098  *
1099  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1100  *      will clear the flag.
1101  *
1102  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1103  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1104  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1105  *      mappings.
1106  */
1107 void
1108 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1109 {
1110
1111         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1112         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1113                 if (m->wire_count == 0)
1114                         vm_pageq_remove(m);
1115         }
1116         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1117 }
1118
1119 /*
1120  *      vm_page_wire:
1121  *
1122  *      Mark this page as wired down by yet
1123  *      another map, removing it from paging queues
1124  *      as necessary.
1125  *
1126  *      The page queues must be locked.
1127  *      This routine may not block.
1128  */
1129 void
1130 vm_page_wire(vm_page_t m)
1131 {
1132
1133         /*
1134          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1135          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1136          * it is already off the queues).
1137          */
1138         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1139         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1140                 return;
1141         if (m->wire_count == 0) {
1142                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1143                         vm_pageq_remove(m);
1144                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1145         }
1146         m->wire_count++;
1147         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1148 }
1149
1150 /*
1151  *      vm_page_unwire:
1152  *
1153  *      Release one wiring of this page, potentially
1154  *      enabling it to be paged again.
1155  *
1156  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1157  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1158  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1159  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1160  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1161  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1162  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1163  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1164  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1165  *      reused more quickly.
1166  *
1167  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1168  *      put clean pages on the cache queue.
1169  *
1170  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1171  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1172  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1173  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1174  *
1175  *      The page queues must be locked.
1176  *      This routine may not block.
1177  */
1178 void
1179 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1180 {
1181
1182         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1183         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1184                 return;
1185         if (m->wire_count > 0) {
1186                 m->wire_count--;
1187                 if (m->wire_count == 0) {
1188                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1189                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1190                                 ;
1191                         } else if (activate)
1192                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1193                         else {
1194                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1195                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1196                         }
1197                 }
1198         } else {
1199                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1200         }
1201 }
1202
1203
1204 /*
1205  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1206  * any associated swap, the swap is deallocated.
1207  *
1208  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1209  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1210  * except without unmapping it from the process address space.
1211  *
1212  * This routine may not block.
1213  */
1214 static __inline void
1215 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1216 {
1217
1218         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1219
1220         /*
1221          * Ignore if already inactive.
1222          */
1223         if (m->queue == PQ_INACTIVE)
1224                 return;
1225         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1226                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1227                         cnt.v_reactivated++;
1228                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1229                 vm_pageq_remove(m);
1230                 if (athead)
1231                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1232                 else
1233                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1234                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1235                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1236                 cnt.v_inactive_count++;
1237         }
1238 }
1239
1240 void
1241 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1242 {
1243     _vm_page_deactivate(m, 0);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * vm_page_try_to_cache:
1248  *
1249  * Returns 0 on failure, 1 on success
1250  */
1251 int
1252 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1253 {
1254
1255         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1256         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1257         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1258             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1259                 return (0);
1260         }
1261         pmap_remove_all(m);
1262         if (m->dirty)
1263                 return (0);
1264         vm_page_cache(m);
1265         return (1);
1266 }
1267
1268 /*
1269  * vm_page_try_to_free()
1270  *
1271  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1272  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1273  */
1274 int
1275 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1276 {
1277
1278         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1279         if (m->object != NULL)
1280                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1281         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1282             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1283                 return (0);
1284         }
1285         pmap_remove_all(m);
1286         if (m->dirty)
1287                 return (0);
1288         vm_page_free(m);
1289         return (1);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * vm_page_cache
1294  *
1295  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1296  *
1297  * This routine may not block.
1298  */
1299 void
1300 vm_page_cache(vm_page_t m)
1301 {
1302
1303         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1304         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1305         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
1306             m->hold_count || m->wire_count) {
1307                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1308                 return;
1309         }
1310         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1311                 return;
1312
1313         /*
1314          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1315          * writeable or mapped.
1316          */
1317         pmap_remove_all(m);
1318         if (m->dirty != 0) {
1319                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1320                         (long)m->pindex);
1321         }
1322         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1323         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE + m->pc, m);
1324         vm_page_free_wakeup();
1325 }
1326
1327 /*
1328  * vm_page_dontneed
1329  *
1330  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1331  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1332  *
1333  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1334  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1335  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1336  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1337  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1338  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1339  *
1340  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1341  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1342  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1343  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1344  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1345  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1346  *      often.
1347  */
1348 void
1349 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1350 {
1351         static int dnweight;
1352         int dnw;
1353         int head;
1354
1355         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1356         dnw = ++dnweight;
1357
1358         /*
1359          * occassionally leave the page alone
1360          */
1361         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1362             m->queue == PQ_INACTIVE || 
1363             m->queue - m->pc == PQ_CACHE
1364         ) {
1365                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1366                         --m->act_count;
1367                 return;
1368         }
1369
1370         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1371                 vm_page_dirty(m);
1372
1373         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1374                 /*
1375                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1376                  */
1377                 head = 0;
1378         } else {
1379                 /*
1380                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1381                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1382                  * at the head of the queue instead of the tail.
1383                  */
1384                 head = 1;
1385         }
1386         _vm_page_deactivate(m, head);
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1391  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1392  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1393  * and then conditionally zero it.
1394  *
1395  * This routine may block.
1396  */
1397 vm_page_t
1398 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1399 {
1400         vm_page_t m;
1401
1402         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1403 retrylookup:
1404         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1405                 vm_page_lock_queues();
1406                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1407                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1408                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1409                         msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, "pgrbwt", 0);
1410                         VM_OBJECT_LOCK(object);
1411                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1412                                 return (NULL);
1413                         goto retrylookup;
1414                 } else {
1415                         if (allocflags & VM_ALLOC_WIRED)
1416                                 vm_page_wire(m);
1417                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1418                                 vm_page_busy(m);
1419                         vm_page_unlock_queues();
1420                         return (m);
1421                 }
1422         }
1423         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1424         if (m == NULL) {
1425                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1426                 VM_WAIT;
1427                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1428                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1429                         return (NULL);
1430                 goto retrylookup;
1431         }
1432         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1433                 pmap_zero_page(m);
1434         return (m);
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1439  * a page.  May not block.
1440  *
1441  * Inputs are required to range within a page.
1442  */
1443 __inline int
1444 vm_page_bits(int base, int size)
1445 {
1446         int first_bit;
1447         int last_bit;
1448
1449         KASSERT(
1450             base + size <= PAGE_SIZE,
1451             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1452         );
1453
1454         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1455                 return (0);
1456
1457         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1458         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1459
1460         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1461 }
1462
1463 /*
1464  *      vm_page_set_validclean:
1465  *
1466  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1467  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1468  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1469  *      such chunks will be zero'd.
1470  *
1471  *      This routine may not block.
1472  *
1473  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1474  */
1475 void
1476 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1477 {
1478         int pagebits;
1479         int frag;
1480         int endoff;
1481
1482         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1483         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1484         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1485                 return;
1486
1487         /*
1488          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1489          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1490          * first block.
1491          */
1492         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1493             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1494                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1495
1496         /*
1497          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1498          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1499          * the last block.
1500          */
1501         endoff = base + size;
1502         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1503             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1504                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1505                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1506
1507         /*
1508          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1509          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1510          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1511          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1512          * be set again.
1513          *
1514          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1515          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1516          * the range.
1517          */
1518         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1519         m->valid |= pagebits;
1520 #if 0   /* NOT YET */
1521         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1522                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1523                 base += frag;
1524                 size -= frag;
1525                 if (size < 0)
1526                         size = 0;
1527         }
1528         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1529 #endif
1530         m->dirty &= ~pagebits;
1531         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1532                 pmap_clear_modify(m);
1533                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1534         }
1535 }
1536
1537 void
1538 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1539 {
1540
1541         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1542         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1543 }
1544
1545 /*
1546  *      vm_page_set_invalid:
1547  *
1548  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1549  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1550  *
1551  *      May not block.
1552  */
1553 void
1554 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1555 {
1556         int bits;
1557
1558         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1559         bits = vm_page_bits(base, size);
1560         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1561         m->valid &= ~bits;
1562         m->dirty &= ~bits;
1563         m->object->generation++;
1564 }
1565
1566 /*
1567  * vm_page_zero_invalid()
1568  *
1569  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1570  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1571  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1572  *      page so user code sees what it expects.
1573  *
1574  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1575  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1576  */
1577 void
1578 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1579 {
1580         int b;
1581         int i;
1582
1583         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1584         /*
1585          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1586          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1587          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1588          * vm_page_set_validclean().
1589          */
1590         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1591                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1592                     (m->valid & (1 << i))
1593                 ) {
1594                         if (i > b) {
1595                                 pmap_zero_page_area(m, 
1596                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1597                         }
1598                         b = i + 1;
1599                 }
1600         }
1601
1602         /*
1603          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1604          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1605          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1606          */
1607         if (setvalid)
1608                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1609 }
1610
1611 /*
1612  *      vm_page_is_valid:
1613  *
1614  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1615  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1616  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1617  *
1618  *      May not block.
1619  */
1620 int
1621 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1622 {
1623         int bits = vm_page_bits(base, size);
1624
1625         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1626         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1627                 return 1;
1628         else
1629                 return 0;
1630 }
1631
1632 /*
1633  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1634  */
1635 void
1636 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1637 {
1638         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1639                 vm_page_dirty(m);
1640         }
1641 }
1642
1643 int so_zerocp_fullpage = 0;
1644
1645 void
1646 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
1647 {
1648         vm_page_t mnew;
1649         vm_object_t object;
1650         vm_pindex_t pindex;
1651
1652         object = m->object;
1653         pindex = m->pindex;
1654
1655  retry_alloc:
1656         vm_page_remove(m);
1657         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
1658         if (mnew == NULL) {
1659                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1660                 vm_page_unlock_queues();
1661                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1662                 VM_WAIT;
1663                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1664                 vm_page_lock_queues();
1665                 goto retry_alloc;
1666         }
1667
1668         if (m->cow == 0) {
1669                 /* 
1670                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
1671                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
1672                  * the way they were 
1673                  */
1674                 vm_page_free(mnew);
1675                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1676         } else { /* clear COW & copy page */
1677                 if (!so_zerocp_fullpage)
1678                         pmap_copy_page(m, mnew);
1679                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1680                 vm_page_dirty(mnew);
1681                 vm_page_flag_clear(mnew, PG_BUSY);
1682         }
1683 }
1684
1685 void 
1686 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
1687 {
1688
1689         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1690         if (m->cow) {
1691                 m->cow--;
1692                 /* 
1693                  * let vm_fault add back write permission  lazily
1694                  */
1695         } 
1696         /*
1697          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
1698          */ 
1699 }
1700
1701 void
1702 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
1703 {
1704
1705         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1706         m->cow++;
1707         pmap_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1708 }
1709
1710 #include "opt_ddb.h"
1711 #ifdef DDB
1712 #include <sys/kernel.h>
1713
1714 #include <ddb/ddb.h>
1715
1716 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1717 {
1718         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1719         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1720         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1721         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1722         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1723         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1724         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1725         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1726         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1727         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1728 }
1729
1730 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1731 {
1732         int i;
1733         db_printf("PQ_FREE:");
1734         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1735                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1736         }
1737         db_printf("\n");
1738                 
1739         db_printf("PQ_CACHE:");
1740         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1741                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1742         }
1743         db_printf("\n");
1744
1745         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1746                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1747                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1748 }
1749 #endif /* DDB */