]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r133492,
[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_dmainit 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         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
301             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
302         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
303 }
304
305 /*
306  *      vm_page_flash:
307  *
308  *      wakeup anyone waiting for the page.
309  */
310 void
311 vm_page_flash(vm_page_t m)
312 {
313         if (m->flags & PG_WANTED) {
314                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
315                 wakeup(m);
316         }
317 }
318
319 /*
320  *      vm_page_wakeup:
321  *
322  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
323  *      page.
324  *
325  */
326 void
327 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
328 {
329         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
330         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
331         vm_page_flash(m);
332 }
333
334 void
335 vm_page_io_start(vm_page_t m)
336 {
337
338         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
339         m->busy++;
340 }
341
342 void
343 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
344 {
345
346         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
347         m->busy--;
348         if (m->busy == 0)
349                 vm_page_flash(m);
350 }
351
352 /*
353  * Keep page from being freed by the page daemon
354  * much of the same effect as wiring, except much lower
355  * overhead and should be used only for *very* temporary
356  * holding ("wiring").
357  */
358 void
359 vm_page_hold(vm_page_t mem)
360 {
361
362         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
363         mem->hold_count++;
364 }
365
366 void
367 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
368 {
369
370         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
371         --mem->hold_count;
372         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
373         if (mem->hold_count == 0 && mem->queue == PQ_HOLD)
374                 vm_page_free_toq(mem);
375 }
376
377 /*
378  *      vm_page_free:
379  *
380  *      Free a page
381  *
382  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
383  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
384  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
385  *      vm_page_alloc().
386  */
387 void
388 vm_page_free(vm_page_t m)
389 {
390         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
391         vm_page_free_toq(m);
392         vm_page_zero_idle_wakeup();
393 }
394
395 /*
396  *      vm_page_free_zero:
397  *
398  *      Free a page to the zerod-pages queue
399  */
400 void
401 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
402 {
403         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
404         vm_page_free_toq(m);
405 }
406
407 /*
408  *      vm_page_sleep_if_busy:
409  *
410  *      Sleep and release the page queues lock if PG_BUSY is set or,
411  *      if also_m_busy is TRUE, busy is non-zero.  Returns TRUE if the
412  *      thread slept and the page queues lock was released.
413  *      Otherwise, retains the page queues lock and returns FALSE.
414  */
415 int
416 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
417 {
418         vm_object_t object;
419         int is_object_locked;
420
421         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
422         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
423                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
424                 /*
425                  * It's possible that while we sleep, the page will get
426                  * unbusied and freed.  If we are holding the object
427                  * lock, we will assume we hold a reference to the object
428                  * such that even if m->object changes, we can re-lock
429                  * it.
430                  *
431                  * Remove mtx_owned() after vm_object locking is finished.
432                  */
433                 object = m->object;
434                 if ((is_object_locked = object != NULL &&
435                      mtx_owned(&object->mtx)))
436                         mtx_unlock(&object->mtx);
437                 msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, msg, 0);
438                 if (is_object_locked)
439                         mtx_lock(&object->mtx);
440                 return (TRUE);
441         }
442         return (FALSE);
443 }
444
445 /*
446  *      vm_page_dirty:
447  *
448  *      make page all dirty
449  */
450 void
451 vm_page_dirty(vm_page_t m)
452 {
453         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_CACHE,
454             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
455         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_FREE,
456             ("vm_page_dirty: page is free!"));
457         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
458 }
459
460 /*
461  *      vm_page_splay:
462  *
463  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
464  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
465  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
466  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
467  */
468 vm_page_t
469 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
470 {
471         struct vm_page dummy;
472         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
473
474         if (root == NULL)
475                 return (root);
476         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
477         for (;; root = y) {
478                 if (pindex < root->pindex) {
479                         if ((y = root->left) == NULL)
480                                 break;
481                         if (pindex < y->pindex) {
482                                 /* Rotate right. */
483                                 root->left = y->right;
484                                 y->right = root;
485                                 root = y;
486                                 if ((y = root->left) == NULL)
487                                         break;
488                         }
489                         /* Link into the new root's right tree. */
490                         righttreemin->left = root;
491                         righttreemin = root;
492                 } else if (pindex > root->pindex) {
493                         if ((y = root->right) == NULL)
494                                 break;
495                         if (pindex > y->pindex) {
496                                 /* Rotate left. */
497                                 root->right = y->left;
498                                 y->left = root;
499                                 root = y;
500                                 if ((y = root->right) == NULL)
501                                         break;
502                         }
503                         /* Link into the new root's left tree. */
504                         lefttreemax->right = root;
505                         lefttreemax = root;
506                 } else
507                         break;
508         }
509         /* Assemble the new root. */
510         lefttreemax->right = root->left;
511         righttreemin->left = root->right;
512         root->left = dummy.right;
513         root->right = dummy.left;
514         return (root);
515 }
516
517 /*
518  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
519  *
520  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
521  *
522  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
523  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
524  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
525  *      here so we *can't* do this anyway.
526  *
527  *      The object and page must be locked.
528  *      This routine may not block.
529  */
530 void
531 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
532 {
533         vm_page_t root;
534
535         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
536         if (m->object != NULL)
537                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
538
539         /*
540          * Record the object/offset pair in this page
541          */
542         m->object = object;
543         m->pindex = pindex;
544
545         /*
546          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
547          */
548         root = object->root;
549         if (root == NULL) {
550                 m->left = NULL;
551                 m->right = NULL;
552                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
553         } else {
554                 root = vm_page_splay(pindex, root);
555                 if (pindex < root->pindex) {
556                         m->left = root->left;
557                         m->right = root;
558                         root->left = NULL;
559                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
560                 } else if (pindex == root->pindex)
561                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
562                 else {
563                         m->right = root->right;
564                         m->left = root;
565                         root->right = NULL;
566                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
567                 }
568         }
569         object->root = m;
570         object->generation++;
571
572         /*
573          * show that the object has one more resident page.
574          */
575         object->resident_page_count++;
576
577         /*
578          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
579          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
580          */
581         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
582                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
583 }
584
585 /*
586  *      vm_page_remove:
587  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
588  *
589  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
590  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
591  *      the backing store.
592  *
593  *      The object and page must be locked.
594  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
595  *      This routine may not block.
596  */
597 void
598 vm_page_remove(vm_page_t m)
599 {
600         vm_object_t object;
601         vm_page_t root;
602
603         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
604         if (m->object == NULL)
605                 return;
606         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
607         if ((m->flags & PG_BUSY) == 0) {
608                 panic("vm_page_remove: page not busy");
609         }
610
611         /*
612          * Basically destroy the page.
613          */
614         vm_page_wakeup(m);
615
616         object = m->object;
617
618         /*
619          * Now remove from the object's list of backed pages.
620          */
621         if (m != object->root)
622                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
623         if (m->left == NULL)
624                 root = m->right;
625         else {
626                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
627                 root->right = m->right;
628         }
629         object->root = root;
630         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
631
632         /*
633          * And show that the object has one fewer resident page.
634          */
635         object->resident_page_count--;
636         object->generation++;
637
638         m->object = NULL;
639 }
640
641 /*
642  *      vm_page_lookup:
643  *
644  *      Returns the page associated with the object/offset
645  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
646  *
647  *      The object must be locked.
648  *      This routine may not block.
649  *      This is a critical path routine
650  */
651 vm_page_t
652 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
653 {
654         vm_page_t m;
655
656         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
657         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
658                 m = vm_page_splay(pindex, m);
659                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
660                         m = NULL;
661         }
662         return (m);
663 }
664
665 /*
666  *      vm_page_rename:
667  *
668  *      Move the given memory entry from its
669  *      current object to the specified target object/offset.
670  *
671  *      The object must be locked.
672  *      This routine may not block.
673  *
674  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
675  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
676  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
677  *            moving the page from object A to B, and will then later move
678  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
679  *
680  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
681  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
682  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
683  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
684  *            on the cache.
685  */
686 void
687 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
688 {
689
690         vm_page_remove(m);
691         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
692         if (m->queue - m->pc == PQ_CACHE)
693                 vm_page_deactivate(m);
694         vm_page_dirty(m);
695 }
696
697 /*
698  *      vm_page_select_cache:
699  *
700  *      Find a page on the cache queue with color optimization.  As pages
701  *      might be found, but not applicable, they are deactivated.  This
702  *      keeps us from using potentially busy cached pages.
703  *
704  *      This routine may not block.
705  */
706 vm_page_t
707 vm_page_select_cache(int color)
708 {
709         vm_page_t m;
710
711         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
712         while ((m = vm_pageq_find(PQ_CACHE, color, FALSE)) != NULL) {
713                 if ((m->flags & PG_BUSY) == 0 && m->busy == 0 &&
714                     m->hold_count == 0 && (VM_OBJECT_TRYLOCK(m->object) ||
715                     VM_OBJECT_LOCKED(m->object))) {
716                         KASSERT(m->dirty == 0,
717                             ("Found dirty cache page %p", m));
718                         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
719                             ("Found mapped cache page %p", m));
720                         KASSERT((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0,
721                             ("Found unmanaged cache page %p", m));
722                         KASSERT(m->wire_count == 0,
723                             ("Found wired cache page %p", m));
724                         break;
725                 }
726                 vm_page_deactivate(m);
727         }
728         return (m);
729 }
730
731 /*
732  *      vm_page_alloc:
733  *
734  *      Allocate and return a memory cell associated
735  *      with this VM object/offset pair.
736  *
737  *      page_req classes:
738  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
739  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
740  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
741  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
742  *
743  *      This routine may not block.
744  *
745  *      Additional special handling is required when called from an
746  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
747  *      the page cache in this case.
748  */
749 vm_page_t
750 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
751 {
752         vm_object_t m_object;
753         vm_page_t m = NULL;
754         int color, flags, page_req;
755
756         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
757
758         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
759                 KASSERT(object != NULL,
760                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
761                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
762                 color = (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK;
763         } else
764                 color = pindex & PQ_L2_MASK;
765
766         /*
767          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
768          */
769         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
770                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
771         };
772
773 loop:
774         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
775         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved ||
776             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
777              cnt.v_cache_count == 0 && 
778              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
779             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)) {
780                 /*
781                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
782                  * exceeds the minimum for the request class.
783                  */
784                 m = vm_pageq_find(PQ_FREE, color, (req & VM_ALLOC_ZERO) != 0);
785         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
786                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
787                 /*
788                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
789                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
790                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
791                  */
792                 vm_page_lock_queues();
793                 if ((m = vm_page_select_cache(color)) == NULL) {
794 #if defined(DIAGNOSTIC)
795                         if (cnt.v_cache_count > 0)
796                                 printf("vm_page_alloc(NORMAL): missing pages on cache queue: %d\n", cnt.v_cache_count);
797 #endif
798                         vm_page_unlock_queues();
799                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
800                         pagedaemon_wakeup();
801                         return (NULL);
802                 }
803                 m_object = m->object;
804                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_object, MA_OWNED);
805                 vm_page_busy(m);
806                 vm_page_free(m);
807                 vm_page_unlock_queues();
808                 if (m_object != object)
809                         VM_OBJECT_UNLOCK(m_object);
810                 goto loop;
811         } else {
812                 /*
813                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
814                  */
815                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
816                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
817                 pagedaemon_wakeup();
818                 return (NULL);
819         }
820
821         /*
822          *  At this point we had better have found a good page.
823          */
824
825         KASSERT(
826             m != NULL,
827             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue")
828         );
829
830         /*
831          * Remove from free queue
832          */
833         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
834
835         /*
836          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
837          */
838         flags = PG_BUSY;
839         if (m->flags & PG_ZERO) {
840                 vm_page_zero_count--;
841                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
842                         flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
843         }
844         if (req & VM_ALLOC_NOOBJ)
845                 flags &= ~PG_BUSY;
846         m->flags = flags;
847         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
848                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
849                 m->wire_count = 1;
850         } else
851                 m->wire_count = 0;
852         m->hold_count = 0;
853         m->act_count = 0;
854         m->busy = 0;
855         m->valid = 0;
856         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
857         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
858
859         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0)
860                 vm_page_insert(m, object, pindex);
861         else
862                 m->pindex = pindex;
863
864         /*
865          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
866          * we would be nearly out of memory.
867          */
868         if (vm_paging_needed())
869                 pagedaemon_wakeup();
870
871         return (m);
872 }
873
874 /*
875  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
876  *
877  *      Block until free pages are available for allocation
878  *      - Called in various places before memory allocations.
879  */
880 void
881 vm_wait(void)
882 {
883
884         vm_page_lock_queues();
885         if (curproc == pageproc) {
886                 vm_pageout_pages_needed = 1;
887                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_mtx,
888                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
889         } else {
890                 if (!vm_pages_needed) {
891                         vm_pages_needed = 1;
892                         wakeup(&vm_pages_needed);
893                 }
894                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM,
895                     "vmwait", 0);
896         }
897 }
898
899 /*
900  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
901  *
902  *      Block until free pages are available for allocation
903  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
904  *        can be easily tracked.
905  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
906  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
907  *        this balance without careful testing first.
908  */
909 void
910 vm_waitpfault(void)
911 {
912
913         vm_page_lock_queues();
914         if (!vm_pages_needed) {
915                 vm_pages_needed = 1;
916                 wakeup(&vm_pages_needed);
917         }
918         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PUSER,
919             "pfault", 0);
920 }
921
922 /*
923  *      vm_page_activate:
924  *
925  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
926  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
927  *      mess with it.
928  *
929  *      The page queues must be locked.
930  *      This routine may not block.
931  */
932 void
933 vm_page_activate(vm_page_t m)
934 {
935
936         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
937         if (m->queue != PQ_ACTIVE) {
938                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
939                         cnt.v_reactivated++;
940                 vm_pageq_remove(m);
941                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
942                         if (m->act_count < ACT_INIT)
943                                 m->act_count = ACT_INIT;
944                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
945                 }
946         } else {
947                 if (m->act_count < ACT_INIT)
948                         m->act_count = ACT_INIT;
949         }
950 }
951
952 /*
953  *      vm_page_free_wakeup:
954  *
955  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
956  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
957  *      queues.
958  *
959  *      The page queues must be locked.
960  *      This routine may not block.
961  */
962 static __inline void
963 vm_page_free_wakeup(void)
964 {
965
966         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
967         /*
968          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
969          * some free.
970          */
971         if (vm_pageout_pages_needed &&
972             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
973                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
974                 vm_pageout_pages_needed = 0;
975         }
976         /*
977          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
978          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
979          * lots of memory. this process will swapin processes.
980          */
981         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
982                 vm_pages_needed = 0;
983                 wakeup(&cnt.v_free_count);
984         }
985 }
986
987 /*
988  *      vm_page_free_toq:
989  *
990  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
991  *      disassociating it with any VM object.
992  *
993  *      Object and page must be locked prior to entry.
994  *      This routine may not block.
995  */
996
997 void
998 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
999 {
1000         struct vpgqueues *pq;
1001         vm_object_t object = m->object;
1002
1003         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1004         cnt.v_tfree++;
1005
1006         if (m->busy || ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)) {
1007                 printf(
1008                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1009                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1010                     m->hold_count);
1011                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)
1012                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1013                 else
1014                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1015         }
1016
1017         /*
1018          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1019          * the page here because we do not want to call the pager's
1020          * callback routine until after we've put the page on the
1021          * appropriate free queue.
1022          */
1023         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1024         vm_page_remove(m);
1025
1026         /*
1027          * If fictitious remove object association and
1028          * return, otherwise delay object association removal.
1029          */
1030         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1031                 return;
1032         }
1033
1034         m->valid = 0;
1035         vm_page_undirty(m);
1036
1037         if (m->wire_count != 0) {
1038                 if (m->wire_count > 1) {
1039                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1040                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1041                 }
1042                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1043         }
1044
1045         /*
1046          * If we've exhausted the object's resident pages we want to free
1047          * it up.
1048          */
1049         if (object && 
1050             (object->type == OBJT_VNODE) &&
1051             ((object->flags & OBJ_DEAD) == 0)
1052         ) {
1053                 struct vnode *vp = (struct vnode *)object->handle;
1054
1055                 if (vp) {
1056                         VI_LOCK(vp);
1057                         if (VSHOULDFREE(vp))
1058                                 vfree(vp);
1059                         VI_UNLOCK(vp);
1060                 }
1061         }
1062
1063         /*
1064          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1065          */
1066         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1067                 m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1068         }
1069
1070         if (m->hold_count != 0) {
1071                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1072                 m->queue = PQ_HOLD;
1073         } else
1074                 m->queue = PQ_FREE + m->pc;
1075         pq = &vm_page_queues[m->queue];
1076         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1077         pq->lcnt++;
1078         ++(*pq->cnt);
1079
1080         /*
1081          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1082          * first ) and non-zerod pages at the head.
1083          */
1084         if (m->flags & PG_ZERO) {
1085                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1086                 ++vm_page_zero_count;
1087         } else {
1088                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1089         }
1090         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1091         vm_page_free_wakeup();
1092 }
1093
1094 /*
1095  *      vm_page_unmanage:
1096  *
1097  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1098  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1099  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1100  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1101  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1102  *      operate on the page.
1103  *
1104  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1105  *      will clear the flag.
1106  *
1107  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1108  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1109  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1110  *      mappings.
1111  */
1112 void
1113 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1114 {
1115
1116         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1117         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1118                 if (m->wire_count == 0)
1119                         vm_pageq_remove(m);
1120         }
1121         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1122 }
1123
1124 /*
1125  *      vm_page_wire:
1126  *
1127  *      Mark this page as wired down by yet
1128  *      another map, removing it from paging queues
1129  *      as necessary.
1130  *
1131  *      The page queues must be locked.
1132  *      This routine may not block.
1133  */
1134 void
1135 vm_page_wire(vm_page_t m)
1136 {
1137
1138         /*
1139          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1140          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1141          * it is already off the queues).
1142          */
1143         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1144         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1145                 return;
1146         if (m->wire_count == 0) {
1147                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1148                         vm_pageq_remove(m);
1149                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1150         }
1151         m->wire_count++;
1152         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1153 }
1154
1155 /*
1156  *      vm_page_unwire:
1157  *
1158  *      Release one wiring of this page, potentially
1159  *      enabling it to be paged again.
1160  *
1161  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1162  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1163  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1164  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1165  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1166  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1167  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1168  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1169  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1170  *      reused more quickly.
1171  *
1172  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1173  *      put clean pages on the cache queue.
1174  *
1175  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1176  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1177  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1178  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1179  *
1180  *      The page queues must be locked.
1181  *      This routine may not block.
1182  */
1183 void
1184 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1185 {
1186
1187         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1188         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1189                 return;
1190         if (m->wire_count > 0) {
1191                 m->wire_count--;
1192                 if (m->wire_count == 0) {
1193                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1194                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1195                                 ;
1196                         } else if (activate)
1197                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1198                         else {
1199                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1200                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1201                         }
1202                 }
1203         } else {
1204                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1205         }
1206 }
1207
1208
1209 /*
1210  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1211  * any associated swap, the swap is deallocated.
1212  *
1213  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1214  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1215  * except without unmapping it from the process address space.
1216  *
1217  * This routine may not block.
1218  */
1219 static __inline void
1220 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1221 {
1222
1223         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1224
1225         /*
1226          * Ignore if already inactive.
1227          */
1228         if (m->queue == PQ_INACTIVE)
1229                 return;
1230         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1231                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1232                         cnt.v_reactivated++;
1233                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1234                 vm_pageq_remove(m);
1235                 if (athead)
1236                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1237                 else
1238                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1239                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1240                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1241                 cnt.v_inactive_count++;
1242         }
1243 }
1244
1245 void
1246 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1247 {
1248     _vm_page_deactivate(m, 0);
1249 }
1250
1251 /*
1252  * vm_page_try_to_cache:
1253  *
1254  * Returns 0 on failure, 1 on success
1255  */
1256 int
1257 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1258 {
1259
1260         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1261         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1262             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1263                 return (0);
1264         }
1265         pmap_remove_all(m);
1266         if (m->dirty)
1267                 return (0);
1268         vm_page_cache(m);
1269         return (1);
1270 }
1271
1272 /*
1273  * vm_page_try_to_free()
1274  *
1275  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1276  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1277  */
1278 int
1279 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1280 {
1281
1282         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1283         if (m->object != NULL)
1284                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1285         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1286             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1287                 return (0);
1288         }
1289         pmap_remove_all(m);
1290         if (m->dirty)
1291                 return (0);
1292         vm_page_busy(m);
1293         vm_page_free(m);
1294         return (1);
1295 }
1296
1297 /*
1298  * vm_page_cache
1299  *
1300  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1301  *
1302  * This routine may not block.
1303  */
1304 void
1305 vm_page_cache(vm_page_t m)
1306 {
1307
1308         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1309         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
1310             m->hold_count || m->wire_count) {
1311                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1312                 return;
1313         }
1314         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1315                 return;
1316
1317         /*
1318          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1319          * writeable or mapped.
1320          */
1321         pmap_remove_all(m);
1322         if (m->dirty != 0) {
1323                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1324                         (long)m->pindex);
1325         }
1326         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1327         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE + m->pc, m);
1328         vm_page_free_wakeup();
1329 }
1330
1331 /*
1332  * vm_page_dontneed
1333  *
1334  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1335  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1336  *
1337  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1338  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1339  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1340  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1341  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1342  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1343  *
1344  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1345  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1346  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1347  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1348  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1349  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1350  *      often.
1351  */
1352 void
1353 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1354 {
1355         static int dnweight;
1356         int dnw;
1357         int head;
1358
1359         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1360         dnw = ++dnweight;
1361
1362         /*
1363          * occassionally leave the page alone
1364          */
1365         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1366             m->queue == PQ_INACTIVE || 
1367             m->queue - m->pc == PQ_CACHE
1368         ) {
1369                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1370                         --m->act_count;
1371                 return;
1372         }
1373
1374         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1375                 vm_page_dirty(m);
1376
1377         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1378                 /*
1379                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1380                  */
1381                 head = 0;
1382         } else {
1383                 /*
1384                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1385                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1386                  * at the head of the queue instead of the tail.
1387                  */
1388                 head = 1;
1389         }
1390         _vm_page_deactivate(m, head);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1395  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1396  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1397  * and then conditionally zero it.
1398  *
1399  * This routine may block.
1400  */
1401 vm_page_t
1402 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1403 {
1404         vm_page_t m;
1405
1406         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1407 retrylookup:
1408         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1409                 vm_page_lock_queues();
1410                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1411                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1412                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1413                         msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, "pgrbwt", 0);
1414                         VM_OBJECT_LOCK(object);
1415                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1416                                 return (NULL);
1417                         goto retrylookup;
1418                 } else {
1419                         if (allocflags & VM_ALLOC_WIRED)
1420                                 vm_page_wire(m);
1421                         vm_page_busy(m);
1422                         vm_page_unlock_queues();
1423                         return (m);
1424                 }
1425         }
1426         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1427         if (m == NULL) {
1428                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1429                 VM_WAIT;
1430                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1431                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1432                         return (NULL);
1433                 goto retrylookup;
1434         }
1435         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1436                 pmap_zero_page(m);
1437         return (m);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1442  * a page.  May not block.
1443  *
1444  * Inputs are required to range within a page.
1445  */
1446 __inline int
1447 vm_page_bits(int base, int size)
1448 {
1449         int first_bit;
1450         int last_bit;
1451
1452         KASSERT(
1453             base + size <= PAGE_SIZE,
1454             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1455         );
1456
1457         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1458                 return (0);
1459
1460         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1461         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1462
1463         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1464 }
1465
1466 /*
1467  *      vm_page_set_validclean:
1468  *
1469  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1470  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1471  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1472  *      such chunks will be zero'd.
1473  *
1474  *      This routine may not block.
1475  *
1476  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1477  */
1478 void
1479 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1480 {
1481         int pagebits;
1482         int frag;
1483         int endoff;
1484
1485         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1486         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1487         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1488                 return;
1489
1490         /*
1491          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1492          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1493          * first block.
1494          */
1495         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1496             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1497                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1498
1499         /*
1500          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1501          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1502          * the last block.
1503          */
1504         endoff = base + size;
1505         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1506             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1507                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1508                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1509
1510         /*
1511          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1512          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1513          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1514          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1515          * be set again.
1516          *
1517          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1518          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1519          * the range.
1520          */
1521         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1522         m->valid |= pagebits;
1523 #if 0   /* NOT YET */
1524         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1525                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1526                 base += frag;
1527                 size -= frag;
1528                 if (size < 0)
1529                         size = 0;
1530         }
1531         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1532 #endif
1533         m->dirty &= ~pagebits;
1534         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1535                 pmap_clear_modify(m);
1536                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1537         }
1538 }
1539
1540 void
1541 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1542 {
1543
1544         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1545         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1546 }
1547
1548 /*
1549  *      vm_page_set_invalid:
1550  *
1551  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1552  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1553  *
1554  *      May not block.
1555  */
1556 void
1557 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1558 {
1559         int bits;
1560
1561         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1562         bits = vm_page_bits(base, size);
1563         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1564         m->valid &= ~bits;
1565         m->dirty &= ~bits;
1566         m->object->generation++;
1567 }
1568
1569 /*
1570  * vm_page_zero_invalid()
1571  *
1572  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1573  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1574  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1575  *      page so user code sees what it expects.
1576  *
1577  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1578  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1579  */
1580 void
1581 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1582 {
1583         int b;
1584         int i;
1585
1586         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1587         /*
1588          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1589          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1590          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1591          * vm_page_set_validclean().
1592          */
1593         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1594                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1595                     (m->valid & (1 << i))
1596                 ) {
1597                         if (i > b) {
1598                                 pmap_zero_page_area(m, 
1599                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1600                         }
1601                         b = i + 1;
1602                 }
1603         }
1604
1605         /*
1606          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1607          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1608          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1609          */
1610         if (setvalid)
1611                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1612 }
1613
1614 /*
1615  *      vm_page_is_valid:
1616  *
1617  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1618  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1619  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1620  *
1621  *      May not block.
1622  */
1623 int
1624 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1625 {
1626         int bits = vm_page_bits(base, size);
1627
1628         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1629         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1630                 return 1;
1631         else
1632                 return 0;
1633 }
1634
1635 /*
1636  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1637  */
1638 void
1639 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1640 {
1641         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1642                 vm_page_dirty(m);
1643         }
1644 }
1645
1646 int so_zerocp_fullpage = 0;
1647
1648 void
1649 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
1650 {
1651         vm_page_t mnew;
1652         vm_object_t object;
1653         vm_pindex_t pindex;
1654
1655         object = m->object;
1656         pindex = m->pindex;
1657         vm_page_busy(m);
1658
1659  retry_alloc:
1660         vm_page_remove(m);
1661         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
1662         if (mnew == NULL) {
1663                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1664                 vm_page_unlock_queues();
1665                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1666                 VM_WAIT;
1667                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1668                 vm_page_lock_queues();
1669                 goto retry_alloc;
1670         }
1671
1672         if (m->cow == 0) {
1673                 /* 
1674                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
1675                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
1676                  * the way they were 
1677                  */
1678                 vm_page_busy(mnew);
1679                 vm_page_free(mnew);
1680                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1681         } else { /* clear COW & copy page */
1682                 if (!so_zerocp_fullpage)
1683                         pmap_copy_page(m, mnew);
1684                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1685                 vm_page_dirty(mnew);
1686                 vm_page_flag_clear(mnew, PG_BUSY);
1687         }
1688 }
1689
1690 void 
1691 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
1692 {
1693
1694         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1695         if (m->cow) {
1696                 m->cow--;
1697                 /* 
1698                  * let vm_fault add back write permission  lazily
1699                  */
1700         } 
1701         /*
1702          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
1703          */ 
1704 }
1705
1706 void
1707 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
1708 {
1709
1710         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1711         m->cow++;
1712         pmap_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1713 }
1714
1715 #include "opt_ddb.h"
1716 #ifdef DDB
1717 #include <sys/kernel.h>
1718
1719 #include <ddb/ddb.h>
1720
1721 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1722 {
1723         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1724         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1725         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1726         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1727         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1728         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1729         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1730         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1731         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1732         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1733 }
1734
1735 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1736 {
1737         int i;
1738         db_printf("PQ_FREE:");
1739         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1740                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1741         }
1742         db_printf("\n");
1743                 
1744         db_printf("PQ_CACHE:");
1745         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1746                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1747         }
1748         db_printf("\n");
1749
1750         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1751                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1752                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1753 }
1754 #endif /* DDB */