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