]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
MFV r302003,r302037,r302038,r302056:
[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 regardless of other locks or the busy state of a page.
68  *
69  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
70  *                hold more than one page queue lock at a time.
71  *
72  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
73  *                locks in any order.
74  *
75  *      - The object lock is required when inserting or removing
76  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
77  *
78  */
79
80 /*
81  *      Resident memory management module.
82  */
83
84 #include <sys/cdefs.h>
85 __FBSDID("$FreeBSD$");
86
87 #include "opt_vm.h"
88
89 #include <sys/param.h>
90 #include <sys/systm.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <sys/kernel.h>
93 #include <sys/limits.h>
94 #include <sys/linker.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/mman.h>
97 #include <sys/msgbuf.h>
98 #include <sys/mutex.h>
99 #include <sys/proc.h>
100 #include <sys/rwlock.h>
101 #include <sys/sbuf.h>
102 #include <sys/sysctl.h>
103 #include <sys/vmmeter.h>
104 #include <sys/vnode.h>
105
106 #include <vm/vm.h>
107 #include <vm/pmap.h>
108 #include <vm/vm_param.h>
109 #include <vm/vm_kern.h>
110 #include <vm/vm_object.h>
111 #include <vm/vm_page.h>
112 #include <vm/vm_pageout.h>
113 #include <vm/vm_pager.h>
114 #include <vm/vm_phys.h>
115 #include <vm/vm_radix.h>
116 #include <vm/vm_reserv.h>
117 #include <vm/vm_extern.h>
118 #include <vm/uma.h>
119 #include <vm/uma_int.h>
120
121 #include <machine/md_var.h>
122
123 /*
124  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
125  *      page structure.
126  */
127
128 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
129 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
130
131 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
132
133 vm_page_t vm_page_array;
134 long vm_page_array_size;
135 long first_page;
136 int vm_page_zero_count;
137
138 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
139 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
140     &boot_pages, 0,
141     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
142
143 static int pa_tryrelock_restart;
144 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
145     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
146
147 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
148 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
149 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
150     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
151
152 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
153 static int vm_pageout_pages_needed;
154
155 static uma_zone_t fakepg_zone;
156
157 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
158 static void vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m);
159 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
160 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
161 static void vm_page_free_wakeup(void);
162 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
163 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
164     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
165 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
166     vm_page_t mpred);
167 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
168     vm_paddr_t high);
169
170 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
171
172 static void
173 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
174 {
175
176         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
177             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
178 }
179
180 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
181 #if PAGE_SIZE == 32768
182 #ifdef CTASSERT
183 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
184 #endif
185 #endif
186
187 /*
188  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
189  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
190  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
191  * the virtual to physical mapping has changed.
192  */
193 int
194 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
195 {
196         vm_paddr_t lockpa;
197
198         lockpa = *locked;
199         *locked = pa;
200         if (lockpa) {
201                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
202                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
203                         return (0);
204                 PA_UNLOCK(lockpa);
205         }
206         if (PA_TRYLOCK(pa))
207                 return (0);
208         PMAP_UNLOCK(pmap);
209         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
210         PA_LOCK(pa);
211         PMAP_LOCK(pmap);
212         return (EAGAIN);
213 }
214
215 /*
216  *      vm_set_page_size:
217  *
218  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
219  *      size.  Must be called before any use of page-size
220  *      dependent functions.
221  */
222 void
223 vm_set_page_size(void)
224 {
225         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
226                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
227         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
228                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
229 }
230
231 /*
232  *      vm_page_blacklist_next:
233  *
234  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
235  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
236  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
237  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
238  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
239  */
240 static vm_paddr_t
241 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
242 {
243         vm_paddr_t bad;
244         char *cp, *pos;
245
246         if (list == NULL || *list == NULL)
247                 return (0);
248         if (**list =='\0') {
249                 *list = NULL;
250                 return (0);
251         }
252
253         /*
254          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
255          * the kenv and we know it's null-terminated.
256          */
257         if (end == NULL)
258                 end = *list + strlen(*list);
259
260         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
261         if (*end != '\0') {
262                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
263                         *end = '\0';
264                 else {
265                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
266                         *list = NULL;
267                         return (0);
268                 }
269         }
270
271         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
272                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
273                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
274                         if (bad == 0) {
275                                 if (++cp < end)
276                                         continue;
277                                 else
278                                         break;
279                         }
280                 } else
281                         break;
282                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
283                         *list = NULL;
284                 else
285                         *list = cp;
286                 return (trunc_page(bad));
287         }
288         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
289         *list = NULL;
290         return (0);
291 }
292
293 /*
294  *      vm_page_blacklist_check:
295  *
296  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
297  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
298  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
299  */
300 static void
301 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
302 {
303         vm_paddr_t pa;
304         vm_page_t m;
305         char *next;
306         int ret;
307
308         next = list;
309         while (next != NULL) {
310                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
311                         continue;
312                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
313                 if (m == NULL)
314                         continue;
315                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
316                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
317                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
318                 if (ret == TRUE) {
319                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
320                         if (bootverbose)
321                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
322                                     (uintmax_t)pa);
323                 }
324         }
325 }
326
327 /*
328  *      vm_page_blacklist_load:
329  *
330  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
331  *      plain text file provided by the user via the loader directive
332  *      of the same name.
333  */
334 static void
335 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
336 {
337         void *mod;
338         u_char *ptr;
339         u_int len;
340
341         mod = NULL;
342         ptr = NULL;
343
344         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
345         if (mod != NULL) {
346                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
347                 len = preload_fetch_size(mod);
348         }
349         *list = ptr;
350         if (ptr != NULL)
351                 *end = ptr + len;
352         else
353                 *end = NULL;
354         return;
355 }
356
357 static int
358 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
359 {
360         vm_page_t m;
361         struct sbuf sbuf;
362         int error, first;
363
364         first = 1;
365         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
366         if (error != 0)
367                 return (error);
368         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
369         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
370                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
371                     (uintmax_t)m->phys_addr);
372                 first = 0;
373         }
374         error = sbuf_finish(&sbuf);
375         sbuf_delete(&sbuf);
376         return (error);
377 }
378
379 static void
380 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
381 {
382         struct vm_pagequeue *pq;
383         int i;
384
385         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
386             "vm inactive pagequeue";
387         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
388             &vm_cnt.v_inactive_count;
389         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
390             "vm active pagequeue";
391         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
392             &vm_cnt.v_active_count;
393         vmd->vmd_page_count = 0;
394         vmd->vmd_free_count = 0;
395         vmd->vmd_segs = 0;
396         vmd->vmd_oom = FALSE;
397         vmd->vmd_pass = 0;
398         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
399                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
400                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
401                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
402                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
403         }
404 }
405
406 /*
407  *      vm_page_startup:
408  *
409  *      Initializes the resident memory module.
410  *
411  *      Allocates memory for the page cells, and
412  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
413  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
414  */
415 vm_offset_t
416 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
417 {
418         vm_offset_t mapped;
419         vm_paddr_t page_range;
420         vm_paddr_t new_end;
421         int i;
422         vm_paddr_t pa;
423         vm_paddr_t last_pa;
424         char *list, *listend;
425         vm_paddr_t end;
426         vm_paddr_t biggestsize;
427         vm_paddr_t low_water, high_water;
428         int biggestone;
429
430         biggestsize = 0;
431         biggestone = 0;
432         vaddr = round_page(vaddr);
433
434         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
435                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
436                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
437         }
438
439         low_water = phys_avail[0];
440         high_water = phys_avail[1];
441
442         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
443                 if (vm_phys_segs[i].start < low_water)
444                         low_water = vm_phys_segs[i].start;
445                 if (vm_phys_segs[i].end > high_water)
446                         high_water = vm_phys_segs[i].end;
447         }
448         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
449                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
450
451                 if (size > biggestsize) {
452                         biggestone = i;
453                         biggestsize = size;
454                 }
455                 if (phys_avail[i] < low_water)
456                         low_water = phys_avail[i];
457                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
458                         high_water = phys_avail[i + 1];
459         }
460
461         end = phys_avail[biggestone+1];
462
463         /*
464          * Initialize the page and queue locks.
465          */
466         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
467         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
468                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
469         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
470                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
471
472         /*
473          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
474          * allocator.
475          *
476          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
477          * manually fetch the value.
478          */
479         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
480         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
481         new_end = trunc_page(new_end);
482         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
483             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
484         bzero((void *)mapped, end - new_end);
485         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
486
487 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
488     defined(__i386__) || defined(__mips__)
489         /*
490          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
491          * needs to be included in a minidump.
492          *
493          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
494          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
495          *
496          * However, i386 still needs this workspace internally within the
497          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
498          * included should the sf_buf code decide to use them.
499          */
500         last_pa = 0;
501         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
502                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
503                         last_pa = dump_avail[i + 1];
504         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
505         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
506         new_end -= vm_page_dump_size;
507         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
508             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
509         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
510 #endif
511 #ifdef __amd64__
512         /*
513          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
514          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
515          * through the direct map, they are not automatically included.
516          */
517         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
518         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
519         while (pa < last_pa) {
520                 dump_add_page(pa);
521                 pa += PAGE_SIZE;
522         }
523 #endif
524         /*
525          * Compute the number of pages of memory that will be available for
526          * use (taking into account the overhead of a page structure per
527          * page).
528          */
529         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
530 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
531         page_range = 0;
532         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
533                 page_range += atop(vm_phys_segs[i].end -
534                     vm_phys_segs[i].start);
535         }
536         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
537                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
538 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
539         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
540 #else
541 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
542 #endif
543         end = new_end;
544
545         /*
546          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
547          */
548         vaddr += PAGE_SIZE;
549
550         /*
551          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
552          * queue.
553          */
554         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
555         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
556             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
557         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
558 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
559         /*
560          * Allocate memory for the reservation management system's data
561          * structures.
562          */
563         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
564 #endif
565 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
566         /*
567          * pmap_map on arm64, amd64, and mips can come out of the direct-map,
568          * not kvm like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to
569          * include this data.  This includes the vm_page_array and the early
570          * UMA bootstrap pages.
571          */
572         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
573                 dump_add_page(pa);
574 #endif
575         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
576
577         /*
578          * Add physical memory segments corresponding to the available
579          * physical pages.
580          */
581         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
582                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
583
584         /*
585          * Clear all of the page structures
586          */
587         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
588         for (i = 0; i < page_range; i++)
589                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
590         vm_page_array_size = page_range;
591
592         /*
593          * Initialize the physical memory allocator.
594          */
595         vm_phys_init();
596
597         /*
598          * Add every available physical page that is not blacklisted to
599          * the free lists.
600          */
601         vm_cnt.v_page_count = 0;
602         vm_cnt.v_free_count = 0;
603         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
604                 pa = phys_avail[i];
605                 last_pa = phys_avail[i + 1];
606                 while (pa < last_pa) {
607                         vm_phys_add_page(pa);
608                         pa += PAGE_SIZE;
609                 }
610         }
611
612         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
613         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
614         vm_page_blacklist_check(list, listend);
615
616         list = kern_getenv("vm.blacklist");
617         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
618
619         freeenv(list);
620 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
621         /*
622          * Initialize the reservation management system.
623          */
624         vm_reserv_init();
625 #endif
626         return (vaddr);
627 }
628
629 void
630 vm_page_reference(vm_page_t m)
631 {
632
633         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
634 }
635
636 /*
637  *      vm_page_busy_downgrade:
638  *
639  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
640  */
641 void
642 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
643 {
644         u_int x;
645
646         vm_page_assert_xbusied(m);
647
648         for (;;) {
649                 x = m->busy_lock;
650                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
651                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
652                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1) | x))
653                         break;
654         }
655 }
656
657 /*
658  *      vm_page_sbusied:
659  *
660  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
661  */
662 int
663 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
664 {
665         u_int x;
666
667         x = m->busy_lock;
668         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
669 }
670
671 /*
672  *      vm_page_sunbusy:
673  *
674  *      Shared unbusy a page.
675  */
676 void
677 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
678 {
679         u_int x;
680
681         vm_page_assert_sbusied(m);
682
683         for (;;) {
684                 x = m->busy_lock;
685                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
686                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
687                             x - VPB_ONE_SHARER))
688                                 break;
689                         continue;
690                 }
691                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
692                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
693                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
694                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
695                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
696                                 break;
697                         continue;
698                 }
699                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
700                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
701
702                 vm_page_lock(m);
703                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
704                         vm_page_unlock(m);
705                         continue;
706                 }
707                 wakeup(m);
708                 vm_page_unlock(m);
709                 break;
710         }
711 }
712
713 /*
714  *      vm_page_busy_sleep:
715  *
716  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
717  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
718  *
719  *      The given page must be locked.
720  */
721 void
722 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg)
723 {
724         u_int x;
725
726         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
727
728         x = m->busy_lock;
729         if (x == VPB_UNBUSIED) {
730                 vm_page_unlock(m);
731                 return;
732         }
733         if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
734             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS)) {
735                 vm_page_unlock(m);
736                 return;
737         }
738         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
739 }
740
741 /*
742  *      vm_page_trysbusy:
743  *
744  *      Try to shared busy a page.
745  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
746  *      The operation never sleeps.
747  */
748 int
749 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
750 {
751         u_int x;
752
753         for (;;) {
754                 x = m->busy_lock;
755                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
756                         return (0);
757                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
758                         return (1);
759         }
760 }
761
762 static void
763 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
764 {
765         bool lockacq;
766
767         vm_page_assert_xbusied(m);
768
769         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
770         if (lockacq)
771                 vm_page_lock(m);
772         vm_page_flash(m);
773         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
774         if (lockacq)
775                 vm_page_unlock(m);
776 }
777
778 /*
779  *      vm_page_xunbusy_hard:
780  *
781  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
782  *      It is assumed that the waiters bit is on.
783  */
784 void
785 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
786 {
787
788         vm_page_assert_xbusied(m);
789
790         vm_page_lock(m);
791         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
792         wakeup(m);
793         vm_page_unlock(m);
794 }
795
796 /*
797  *      vm_page_flash:
798  *
799  *      Wakeup anyone waiting for the page.
800  *      The ownership bits do not change.
801  *
802  *      The given page must be locked.
803  */
804 void
805 vm_page_flash(vm_page_t m)
806 {
807         u_int x;
808
809         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
810
811         for (;;) {
812                 x = m->busy_lock;
813                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
814                         return;
815                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
816                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
817                         break;
818         }
819         wakeup(m);
820 }
821
822 /*
823  * Keep page from being freed by the page daemon
824  * much of the same effect as wiring, except much lower
825  * overhead and should be used only for *very* temporary
826  * holding ("wiring").
827  */
828 void
829 vm_page_hold(vm_page_t mem)
830 {
831
832         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
833         mem->hold_count++;
834 }
835
836 void
837 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
838 {
839
840         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
841         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
842         --mem->hold_count;
843         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
844                 vm_page_free_toq(mem);
845 }
846
847 /*
848  *      vm_page_unhold_pages:
849  *
850  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
851  */
852 void
853 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
854 {
855         struct mtx *mtx, *new_mtx;
856
857         mtx = NULL;
858         for (; count != 0; count--) {
859                 /*
860                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
861                  */
862                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
863                 if (mtx != new_mtx) {
864                         if (mtx != NULL)
865                                 mtx_unlock(mtx);
866                         mtx = new_mtx;
867                         mtx_lock(mtx);
868                 }
869                 vm_page_unhold(*ma);
870                 ma++;
871         }
872         if (mtx != NULL)
873                 mtx_unlock(mtx);
874 }
875
876 vm_page_t
877 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
878 {
879         vm_page_t m;
880
881 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
882         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
883         if (m == NULL)
884                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
885         return (m);
886 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
887         long pi;
888
889         pi = atop(pa);
890         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
891                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
892                 return (m);
893         }
894         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
895 #else
896 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
897 #endif
898 }
899
900 /*
901  *      vm_page_getfake:
902  *
903  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
904  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
905  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
906  */
907 vm_page_t
908 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
909 {
910         vm_page_t m;
911
912         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
913         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
914         return (m);
915 }
916
917 void
918 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
919 {
920
921         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
922                 /*
923                  * The page's memattr might have changed since the
924                  * previous initialization.  Update the pmap to the
925                  * new memattr.
926                  */
927                 goto memattr;
928         }
929         m->phys_addr = paddr;
930         m->queue = PQ_NONE;
931         /* Fictitious pages don't use "segind". */
932         m->flags = PG_FICTITIOUS;
933         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
934         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
935         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
936         m->wire_count = 1;
937         pmap_page_init(m);
938 memattr:
939         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
940 }
941
942 /*
943  *      vm_page_putfake:
944  *
945  *      Release a fictitious page.
946  */
947 void
948 vm_page_putfake(vm_page_t m)
949 {
950
951         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
952         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
953             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
954         uma_zfree(fakepg_zone, m);
955 }
956
957 /*
958  *      vm_page_updatefake:
959  *
960  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
961  *      memory attribute.
962  */
963 void
964 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
965 {
966
967         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
968             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
969         m->phys_addr = paddr;
970         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
971 }
972
973 /*
974  *      vm_page_free:
975  *
976  *      Free a page.
977  */
978 void
979 vm_page_free(vm_page_t m)
980 {
981
982         m->flags &= ~PG_ZERO;
983         vm_page_free_toq(m);
984 }
985
986 /*
987  *      vm_page_free_zero:
988  *
989  *      Free a page to the zerod-pages queue
990  */
991 void
992 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
993 {
994
995         m->flags |= PG_ZERO;
996         vm_page_free_toq(m);
997 }
998
999 /*
1000  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
1001  * array which was optionally read ahead or behind.
1002  */
1003 void
1004 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1005 {
1006
1007         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1008         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1009
1010         /*
1011          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1012          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1013          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1014          * unless the page is wanted by another thread.
1015          */
1016         vm_page_lock(m);
1017         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1018                 vm_page_activate(m);
1019         else
1020                 vm_page_deactivate(m);
1021         vm_page_unlock(m);
1022         vm_page_xunbusy(m);
1023 }
1024
1025 /*
1026  *      vm_page_sleep_if_busy:
1027  *
1028  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1029  *      Returns TRUE if the thread slept.
1030  *
1031  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1032  *      be locked.
1033  */
1034 int
1035 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1036 {
1037         vm_object_t obj;
1038
1039         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1040         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1041
1042         if (vm_page_busied(m)) {
1043                 /*
1044                  * The page-specific object must be cached because page
1045                  * identity can change during the sleep, causing the
1046                  * re-lock of a different object.
1047                  * It is assumed that a reference to the object is already
1048                  * held by the callers.
1049                  */
1050                 obj = m->object;
1051                 vm_page_lock(m);
1052                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1053                 vm_page_busy_sleep(m, msg);
1054                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1055                 return (TRUE);
1056         }
1057         return (FALSE);
1058 }
1059
1060 /*
1061  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1062  *
1063  *      Set all bits in the page's dirty field.
1064  *
1065  *      The object containing the specified page must be locked if the
1066  *      call is made from the machine-independent layer.
1067  *
1068  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1069  *
1070  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1071  */
1072 void
1073 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1074 {
1075
1076         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
1077         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1078             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
1079         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1080             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1081         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1082 }
1083
1084 /*
1085  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1086  *
1087  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1088  *
1089  *      The object must be locked.
1090  */
1091 int
1092 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1093 {
1094         vm_page_t mpred;
1095
1096         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1097         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1098         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1099 }
1100
1101 /*
1102  *      vm_page_insert_after:
1103  *
1104  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1105  *
1106  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1107  *      the specified object.
1108  *
1109  *      The object must be locked.
1110  */
1111 static int
1112 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1113     vm_page_t mpred)
1114 {
1115         vm_page_t msucc;
1116
1117         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1118         KASSERT(m->object == NULL,
1119             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1120         if (mpred != NULL) {
1121                 KASSERT(mpred->object == object,
1122                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1123                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1124                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1125                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1126         } else
1127                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1128         if (msucc != NULL)
1129                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1130                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1131
1132         /*
1133          * Record the object/offset pair in this page
1134          */
1135         m->object = object;
1136         m->pindex = pindex;
1137
1138         /*
1139          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1140          */
1141         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1142                 m->object = NULL;
1143                 m->pindex = 0;
1144                 return (1);
1145         }
1146         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1147         return (0);
1148 }
1149
1150 /*
1151  *      vm_page_insert_radixdone:
1152  *
1153  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1154  *      radix trie hooking.
1155  *
1156  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1157  *      specified object.
1158  *
1159  *      The object must be locked.
1160  */
1161 static void
1162 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1163 {
1164
1165         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1166         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1167             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1168         if (mpred != NULL) {
1169                 KASSERT(mpred->object == object,
1170                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1171                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1172                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1173         }
1174
1175         if (mpred != NULL)
1176                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1177         else
1178                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1179
1180         /*
1181          * Show that the object has one more resident page.
1182          */
1183         object->resident_page_count++;
1184
1185         /*
1186          * Hold the vnode until the last page is released.
1187          */
1188         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1189                 vhold(object->handle);
1190
1191         /*
1192          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1193          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1194          */
1195         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1196                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1197 }
1198
1199 /*
1200  *      vm_page_remove:
1201  *
1202  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
1203  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
1204  *      the backing store.
1205  *
1206  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1207  */
1208 void
1209 vm_page_remove(vm_page_t m)
1210 {
1211         vm_object_t object;
1212
1213         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1214                 vm_page_assert_locked(m);
1215         if ((object = m->object) == NULL)
1216                 return;
1217         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1218         if (vm_page_xbusied(m))
1219                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1220
1221         /*
1222          * Now remove from the object's list of backed pages.
1223          */
1224         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1225         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1226
1227         /*
1228          * And show that the object has one fewer resident page.
1229          */
1230         object->resident_page_count--;
1231
1232         /*
1233          * The vnode may now be recycled.
1234          */
1235         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1236                 vdrop(object->handle);
1237
1238         m->object = NULL;
1239 }
1240
1241 /*
1242  *      vm_page_lookup:
1243  *
1244  *      Returns the page associated with the object/offset
1245  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1246  *
1247  *      The object must be locked.
1248  */
1249 vm_page_t
1250 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1251 {
1252
1253         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1254         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1255 }
1256
1257 /*
1258  *      vm_page_find_least:
1259  *
1260  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1261  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1262  *
1263  *      The object must be locked.
1264  */
1265 vm_page_t
1266 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1267 {
1268         vm_page_t m;
1269
1270         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1271         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1272                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1273         return (m);
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1278  * resident; if none is found, NULL is returned.
1279  *
1280  * The object must be locked.
1281  */
1282 vm_page_t
1283 vm_page_next(vm_page_t m)
1284 {
1285         vm_page_t next;
1286
1287         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1288         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1289             next->pindex != m->pindex + 1)
1290                 next = NULL;
1291         return (next);
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1296  * resident; if none is found, NULL is returned.
1297  *
1298  * The object must be locked.
1299  */
1300 vm_page_t
1301 vm_page_prev(vm_page_t m)
1302 {
1303         vm_page_t prev;
1304
1305         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1306         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1307             prev->pindex != m->pindex - 1)
1308                 prev = NULL;
1309         return (prev);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1314  * pindex which must be already present in the object.
1315  *
1316  * The existing page must not be on a paging queue.
1317  */
1318 vm_page_t
1319 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1320 {
1321         vm_page_t mold;
1322
1323         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1324         KASSERT(mnew->object == NULL,
1325             ("vm_page_replace: page already in object"));
1326
1327         /*
1328          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1329          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1330          * dance.  Double check such functions for more comments.
1331          */
1332
1333         mnew->object = object;
1334         mnew->pindex = pindex;
1335         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1336         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1337             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1338
1339         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1340         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1341         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1342
1343         mold->object = NULL;
1344         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1345
1346         /*
1347          * The object's resident_page_count does not change because we have
1348          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1349          */
1350         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1351                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1352         return (mold);
1353 }
1354
1355 /*
1356  *      vm_page_rename:
1357  *
1358  *      Move the given memory entry from its
1359  *      current object to the specified target object/offset.
1360  *
1361  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1362  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1363  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1364  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1365  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1366  *
1367  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1368  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1369  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1370  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1371  *            on the cache.
1372  *
1373  *      The objects must be locked.
1374  */
1375 int
1376 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1377 {
1378         vm_page_t mpred;
1379         vm_pindex_t opidx;
1380
1381         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1382
1383         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1384         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1385             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1386
1387         /*
1388          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1389          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1390          * function.
1391          */
1392         opidx = m->pindex;
1393         m->pindex = new_pindex;
1394         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1395                 m->pindex = opidx;
1396                 return (1);
1397         }
1398
1399         /*
1400          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1401          * the listq iterator is tainted.
1402          */
1403         m->pindex = opidx;
1404         vm_page_lock(m);
1405         vm_page_remove(m);
1406
1407         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1408         m->pindex = new_pindex;
1409         m->object = new_object;
1410         vm_page_unlock(m);
1411         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1412         vm_page_dirty(m);
1413         return (0);
1414 }
1415
1416 /*
1417  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1418  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1419  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1420  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1421  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1422  *      vnode's hold count is reduced.
1423  */
1424 void
1425 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1426 {
1427         vm_page_t m;
1428         boolean_t empty;
1429
1430         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1431         if (__predict_false(vm_radix_is_empty(&object->cache))) {
1432                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1433                 return;
1434         }
1435         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1436                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1437                         break;
1438                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1439                 vm_page_cache_turn_free(m);
1440         }
1441         empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
1442         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1443         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1444                 vdrop(object->handle);
1445 }
1446
1447 /*
1448  *      Returns the cached page that is associated with the given
1449  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1450  *
1451  *      The free page queue must be locked.
1452  */
1453 static inline vm_page_t
1454 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1455 {
1456
1457         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1458         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1459 }
1460
1461 /*
1462  *      Remove the given cached page from its containing object's
1463  *      collection of cached pages.
1464  *
1465  *      The free page queue must be locked.
1466  */
1467 static void
1468 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1469 {
1470
1471         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1472         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1473             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1474         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1475         m->object = NULL;
1476         vm_cnt.v_cache_count--;
1477 }
1478
1479 /*
1480  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1481  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1482  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1483  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1484  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1485  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1486  *      correspond to offset zero in the new object.
1487  *
1488  *      The new object must be locked.
1489  */
1490 void
1491 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1492     vm_object_t new_object)
1493 {
1494         vm_page_t m;
1495
1496         /*
1497          * Insertion into an object's collection of cached pages
1498          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1499          * not.
1500          */
1501         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1502         KASSERT(vm_radix_is_empty(&new_object->cache),
1503             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1504             new_object));
1505         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1506         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1507             offidxstart)) != NULL) {
1508                 /*
1509                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1510                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1511                  * cache to the new object's cache.
1512                  */
1513                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1514                         break;
1515                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1516                 /* Update the page's object and offset. */
1517                 m->object = new_object;
1518                 m->pindex -= offidxstart;
1519                 if (vm_radix_insert(&new_object->cache, m))
1520                         vm_page_cache_turn_free(m);
1521         }
1522         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1523 }
1524
1525 /*
1526  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1527  *      offset, and FALSE otherwise.
1528  *
1529  *      The object must be locked.
1530  */
1531 boolean_t
1532 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1533 {
1534         vm_page_t m;
1535
1536         /*
1537          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1538          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1539          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1540          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1541          * exist.
1542          */
1543         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1544         if (__predict_true(vm_object_cache_is_empty(object)))
1545                 return (FALSE);
1546         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1547         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1548         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1549         return (m != NULL);
1550 }
1551
1552 /*
1553  *      vm_page_alloc:
1554  *
1555  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1556  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
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_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1567  *                              intends to allocate
1568  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1569  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1570  *                              is cached
1571  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1572  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1573  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1574  *                              should not be exclusive busy
1575  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1576  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1577  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1578  *
1579  *      This routine may not sleep.
1580  */
1581 vm_page_t
1582 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1583 {
1584         struct vnode *vp = NULL;
1585         vm_object_t m_object;
1586         vm_page_t m, mpred;
1587         int flags, req_class;
1588
1589         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1590         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1591             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1592             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1593             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1594             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1595             req));
1596         if (object != NULL)
1597                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1598
1599         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1600
1601         /*
1602          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1603          */
1604         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1605                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1606
1607         if (object != NULL) {
1608                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1609                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1610                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1611         }
1612
1613         /*
1614          * The page allocation request can came from consumers which already
1615          * hold the free page queue mutex, like vm_page_insert() in
1616          * vm_page_cache().
1617          */
1618         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
1619         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1620             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1621             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1622             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1623             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0)) {
1624                 /*
1625                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1626                  * exceeds the minimum for the request class.
1627                  */
1628                 if (object != NULL &&
1629                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1630                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1631                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1632                                 return (NULL);
1633                         }
1634                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1635                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1636 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1637                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1638 #else
1639                         else
1640 #endif
1641                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1642                                     " from the free queue", m);
1643                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1644                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1645                         return (NULL);
1646 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1647                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1648                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1649                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL) {
1650 #else
1651                 } else {
1652 #endif
1653                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1654                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1655 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1656                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1657                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1658                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1659                                     0);
1660                         }
1661 #endif
1662                 }
1663         } else {
1664                 /*
1665                  * Not allocatable, give up.
1666                  */
1667                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1668                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1669                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1670                 pagedaemon_wakeup();
1671                 return (NULL);
1672         }
1673
1674         /*
1675          *  At this point we had better have found a good page.
1676          */
1677         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1678         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1679             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1680         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1681         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1682         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1683             ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1684         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1685         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1686             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1687             pmap_page_get_memattr(m)));
1688         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1689                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1690                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1691                 KASSERT(m->valid != 0,
1692                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1693                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1694                         vm_cnt.v_reactivated++;
1695                 else
1696                         m->valid = 0;
1697                 m_object = m->object;
1698                 vm_page_cache_remove(m);
1699                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1700                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1701                         vp = m_object->handle;
1702         } else {
1703                 KASSERT(m->valid == 0,
1704                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1705                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1706                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1707                         vm_page_zero_count--;
1708         }
1709         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1710
1711         /*
1712          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1713          */
1714         flags = 0;
1715         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1716                 flags = PG_ZERO;
1717         flags &= m->flags;
1718         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1719                 flags |= PG_NODUMP;
1720         m->flags = flags;
1721         m->aflags = 0;
1722         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1723             VPO_UNMANAGED : 0;
1724         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1725         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1726                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1727         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1728                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1729         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1730                 /*
1731                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1732                  * page is inserted into the object.
1733                  */
1734                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1735                 m->wire_count = 1;
1736         }
1737         m->act_count = 0;
1738
1739         if (object != NULL) {
1740                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1741                         /* See the comment below about hold count. */
1742                         if (vp != NULL)
1743                                 vdrop(vp);
1744                         pagedaemon_wakeup();
1745                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1746                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1747                                 m->wire_count = 0;
1748                         }
1749                         m->object = NULL;
1750                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1751                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1752                         vm_page_free(m);
1753                         return (NULL);
1754                 }
1755
1756                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1757                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1758                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1759                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1760         } else
1761                 m->pindex = pindex;
1762
1763         /*
1764          * The following call to vdrop() must come after the above call
1765          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1766          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1767          * temporarily become zero.
1768          */
1769         if (vp != NULL)
1770                 vdrop(vp);
1771
1772         /*
1773          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1774          * we would be nearly out of memory.
1775          */
1776         if (vm_paging_needed())
1777                 pagedaemon_wakeup();
1778
1779         return (m);
1780 }
1781
1782 static void
1783 vm_page_alloc_contig_vdrop(struct spglist *lst)
1784 {
1785
1786         while (!SLIST_EMPTY(lst)) {
1787                 vdrop((struct vnode *)SLIST_FIRST(lst)-> plinks.s.pv);
1788                 SLIST_REMOVE_HEAD(lst, plinks.s.ss);
1789         }
1790 }
1791
1792 /*
1793  *      vm_page_alloc_contig:
1794  *
1795  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1796  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1797  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1798  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1799  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1800  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1801  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1802  *      and "boundary" must be a power of two.
1803  *
1804  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1805  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1806  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1807  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1808  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1809  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1810  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1811  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1812  *
1813  *      The caller must always specify an allocation class.
1814  *
1815  *      allocation classes:
1816  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1817  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1818  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1819  *
1820  *      optional allocation flags:
1821  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1822  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1823  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1824  *                              should not be exclusive busy
1825  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1826  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1827  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1828  *
1829  *      This routine may not sleep.
1830  */
1831 vm_page_t
1832 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1833     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1834     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1835 {
1836         struct vnode *drop;
1837         struct spglist deferred_vdrop_list;
1838         vm_page_t m, m_tmp, m_ret;
1839         u_int flags;
1840         int req_class;
1841
1842         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1843             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1844             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1845             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1846             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1847             req));
1848         if (object != NULL) {
1849                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1850                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1851                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1852                     object));
1853         }
1854         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1855         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1856
1857         /*
1858          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1859          */
1860         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1861                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1862
1863         SLIST_INIT(&deferred_vdrop_list);
1864         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1865         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1866             vm_cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1867             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1868             vm_cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1869             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages)) {
1870 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1871 retry:
1872                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1873                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1874                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1875 #endif
1876                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1877                             alignment, boundary);
1878         } else {
1879                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1880                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1881                 pagedaemon_wakeup();
1882                 return (NULL);
1883         }
1884         if (m_ret != NULL)
1885                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1886                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1887                         if (drop != NULL) {
1888                                 /*
1889                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1890                                  */
1891                                 m->plinks.s.pv = drop;
1892                                 SLIST_INSERT_HEAD(&deferred_vdrop_list, m,
1893                                     plinks.s.ss);
1894                         }
1895                 }
1896         else {
1897 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1898                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1899                     boundary))
1900                         goto retry;
1901 #endif
1902         }
1903         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1904         if (m_ret == NULL)
1905                 return (NULL);
1906
1907         /*
1908          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1909          */
1910         flags = 0;
1911         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1912                 flags = PG_ZERO;
1913         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1914                 flags |= PG_NODUMP;
1915         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1916                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1917         if (object != NULL) {
1918                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1919                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1920                         memattr = object->memattr;
1921         }
1922         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1923                 m->aflags = 0;
1924                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1925                 m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1926                 if (object != NULL) {
1927                         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1928                                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1929                         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1930                                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1931                 }
1932                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1933                         m->wire_count = 1;
1934                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1935                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1936                 if (object != NULL) {
1937                         if (vm_page_insert(m, object, pindex)) {
1938                                 vm_page_alloc_contig_vdrop(
1939                                     &deferred_vdrop_list);
1940                                 if (vm_paging_needed())
1941                                         pagedaemon_wakeup();
1942                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1943                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
1944                                             npages);
1945                                 for (m_tmp = m, m = m_ret;
1946                                     m < &m_ret[npages]; m++) {
1947                                         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1948                                                 m->wire_count = 0;
1949                                         if (m >= m_tmp) {
1950                                                 m->object = NULL;
1951                                                 m->oflags |= VPO_UNMANAGED;
1952                                         }
1953                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1954                                         vm_page_free(m);
1955                                 }
1956                                 return (NULL);
1957                         }
1958                 } else
1959                         m->pindex = pindex;
1960                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1961                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1962                 pindex++;
1963         }
1964         vm_page_alloc_contig_vdrop(&deferred_vdrop_list);
1965         if (vm_paging_needed())
1966                 pagedaemon_wakeup();
1967         return (m_ret);
1968 }
1969
1970 /*
1971  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1972  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1973  *
1974  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1975  *
1976  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1977  */
1978 static struct vnode *
1979 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1980 {
1981         struct vnode *drop;
1982         vm_object_t m_object;
1983
1984         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1985             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1986             m, m->queue));
1987         KASSERT(m->wire_count == 0,
1988             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1989         KASSERT(m->hold_count == 0,
1990             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1991         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1992             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1993         KASSERT(m->dirty == 0,
1994             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1995         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1996             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1997             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1998         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1999         drop = NULL;
2000         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
2001                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
2002                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
2003                 m->valid = 0;
2004                 m_object = m->object;
2005                 vm_page_cache_remove(m);
2006                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
2007                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
2008                         drop = m_object->handle;
2009         } else {
2010                 KASSERT(m->valid == 0,
2011                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
2012                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2013                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2014                         vm_page_zero_count--;
2015         }
2016         return (drop);
2017 }
2018
2019 /*
2020  *      vm_page_alloc_freelist:
2021  *
2022  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2023  *
2024  *      The caller must always specify an allocation class.
2025  *
2026  *      allocation classes:
2027  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2028  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2029  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2030  *
2031  *      optional allocation flags:
2032  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2033  *                              intends to allocate
2034  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2035  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2036  *
2037  *      This routine may not sleep.
2038  */
2039 vm_page_t
2040 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
2041 {
2042         struct vnode *drop;
2043         vm_page_t m;
2044         u_int flags;
2045         int req_class;
2046
2047         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2048
2049         /*
2050          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2051          */
2052         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2053                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2054
2055         /*
2056          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2057          */
2058         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
2059         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2060             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2061             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2062             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2063             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0))
2064                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2065         else {
2066                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2067                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2068                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2069                 pagedaemon_wakeup();
2070                 return (NULL);
2071         }
2072         if (m == NULL) {
2073                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2074                 return (NULL);
2075         }
2076         drop = vm_page_alloc_init(m);
2077         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2078
2079         /*
2080          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2081          */
2082         m->aflags = 0;
2083         flags = 0;
2084         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2085                 flags = PG_ZERO;
2086         m->flags &= flags;
2087         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2088                 /*
2089                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2090                  * not belong to an object.
2091                  */
2092                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2093                 m->wire_count = 1;
2094         }
2095         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2096         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2097         if (drop != NULL)
2098                 vdrop(drop);
2099         if (vm_paging_needed())
2100                 pagedaemon_wakeup();
2101         return (m);
2102 }
2103
2104 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2105 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2106 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2107
2108 /*
2109  *      vm_page_scan_contig:
2110  *
2111  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2112  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2113  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2114  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2115  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2116  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2117  *      multiple of "boundary".
2118  *
2119  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2120  *      structure within vm_page_array[].
2121  *
2122  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2123  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2124  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2125  */
2126 vm_page_t
2127 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2128     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2129 {
2130         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2131         vm_object_t object;
2132         vm_paddr_t pa;
2133         vm_page_t m, m_run;
2134 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2135         int level;
2136 #endif
2137         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2138
2139         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2140         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2141         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2142         m_run = NULL;
2143         run_len = 0;
2144         m_mtx = NULL;
2145         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2146                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2147                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2148
2149                 /*
2150                  * If the current page would be the start of a run, check its
2151                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2152                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2153                  * terminate the scan or advance to the next page that
2154                  * satisfies the failed condition.
2155                  */
2156                 if (run_len == 0) {
2157                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2158                         if (m + npages > m_end)
2159                                 break;
2160                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2161                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2162                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2163                                 continue;
2164                         }
2165                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2166                             boundary) != 0) {
2167                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2168                                 continue;
2169                         }
2170                 } else
2171                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2172
2173                 /*
2174                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2175                  */
2176                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2177                 if (m_mtx != new_mtx) {
2178                         if (m_mtx != NULL)
2179                                 mtx_unlock(m_mtx);
2180                         m_mtx = new_mtx;
2181                         mtx_lock(m_mtx);
2182                 }
2183                 m_inc = 1;
2184 retry:
2185                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2186                         run_ext = 0;
2187 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2188                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2189                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2190                         run_ext = 0;
2191                         /* Advance to the end of the reservation. */
2192                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2193                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2194                             pa);
2195                 }
2196 #endif
2197                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2198                         /*
2199                          * The page is considered eligible for relocation if
2200                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2201                          * the page daemon.
2202                          */
2203                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2204                                 mtx_unlock(m_mtx);
2205                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2206                                 mtx_lock(m_mtx);
2207                                 if (m->object != object) {
2208                                         /*
2209                                          * The page may have been freed.
2210                                          */
2211                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2212                                         goto retry;
2213                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2214                                     m->hold_count != 0) {
2215                                         run_ext = 0;
2216                                         goto unlock;
2217                                 }
2218                         }
2219                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2220                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2221                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2222                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2223                             object->type != OBJT_SWAP &&
2224                             object->type != OBJT_VNODE)
2225                                 run_ext = 0;
2226                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2227                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2228                                 /*
2229                                  * The page is cached or recently converted
2230                                  * from cached to free.
2231                                  */
2232 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2233                                 if (level >= 0) {
2234                                         /*
2235                                          * The page is reserved.  Extend the
2236                                          * current run by one page.
2237                                          */
2238                                         run_ext = 1;
2239                                 } else
2240 #endif
2241                                 if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2242                                         /*
2243                                          * The page is enqueued in the
2244                                          * physical memory allocator's cache/
2245                                          * free page queues.  Moreover, it is
2246                                          * the first page in a power-of-two-
2247                                          * sized run of contiguous cache/free
2248                                          * pages.  Add these pages to the end
2249                                          * of the current run, and jump
2250                                          * ahead.
2251                                          */
2252                                         run_ext = 1 << order;
2253                                         m_inc = 1 << order;
2254                                 } else
2255                                         run_ext = 0;
2256 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2257                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2258                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2259                                 run_ext = 0;
2260                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2261                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2262                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2263                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2264 #endif
2265                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2266                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2267                                 /*
2268                                  * The page is allocated but eligible for
2269                                  * relocation.  Extend the current run by one
2270                                  * page.
2271                                  */
2272                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2273                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2274                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2275                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2276                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2277                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2278                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2279                                 run_ext = 1;
2280                         } else
2281                                 run_ext = 0;
2282 unlock:
2283                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2284 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2285                 } else if (level >= 0) {
2286                         /*
2287                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2288                          * other words, it is still cached or free.  Extend
2289                          * the current run by one page.
2290                          */
2291                         run_ext = 1;
2292 #endif
2293                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2294                         /*
2295                          * The page is enqueued in the physical memory
2296                          * allocator's cache/free page queues.  Moreover, it
2297                          * is the first page in a power-of-two-sized run of
2298                          * contiguous cache/free pages.  Add these pages to
2299                          * the end of the current run, and jump ahead.
2300                          */
2301                         run_ext = 1 << order;
2302                         m_inc = 1 << order;
2303                 } else {
2304                         /*
2305                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2306                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2307                          * cache/free page queues.  However, it is not the
2308                          * first page in a run of contiguous cache/free pages.
2309                          * (This case rarely occurs because the scan is
2310                          * performed in ascending order.) (2) It is not
2311                          * reserved, and it is transitioning from free to
2312                          * allocated.  (Conversely, the transition from
2313                          * allocated to free for managed pages is blocked by
2314                          * the page lock.) (3) It is allocated but not
2315                          * contained by an object and not wired, e.g.,
2316                          * allocated by Xen's balloon driver.
2317                          */
2318                         run_ext = 0;
2319                 }
2320
2321                 /*
2322                  * Extend or reset the current run of pages.
2323                  */
2324                 if (run_ext > 0) {
2325                         if (run_len == 0)
2326                                 m_run = m;
2327                         run_len += run_ext;
2328                 } else {
2329                         if (run_len > 0) {
2330                                 m_run = NULL;
2331                                 run_len = 0;
2332                         }
2333                 }
2334         }
2335         if (m_mtx != NULL)
2336                 mtx_unlock(m_mtx);
2337         if (run_len >= npages)
2338                 return (m_run);
2339         return (NULL);
2340 }
2341
2342 /*
2343  *      vm_page_reclaim_run:
2344  *
2345  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2346  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2347  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2348  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2349  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2350  *      physical address above "high".
2351  *
2352  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2353  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2354  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2355  *      unsuccessful.
2356  *
2357  *      "req_class" must be an allocation class.
2358  */
2359 static int
2360 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2361     vm_paddr_t high)
2362 {
2363         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2364         struct spglist free;
2365         vm_object_t object;
2366         vm_paddr_t pa;
2367         vm_page_t m, m_end, m_new;
2368         int error, order, req;
2369
2370         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2371             ("req_class is not an allocation class"));
2372         SLIST_INIT(&free);
2373         error = 0;
2374         m = m_run;
2375         m_end = m_run + npages;
2376         m_mtx = NULL;
2377         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2378                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2379                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2380
2381                 /*
2382                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2383                  */
2384                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2385                 if (m_mtx != new_mtx) {
2386                         if (m_mtx != NULL)
2387                                 mtx_unlock(m_mtx);
2388                         m_mtx = new_mtx;
2389                         mtx_lock(m_mtx);
2390                 }
2391 retry:
2392                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2393                         error = EBUSY;
2394                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2395                         /*
2396                          * The page is relocated if and only if it could be
2397                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2398                          */
2399                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2400                                 mtx_unlock(m_mtx);
2401                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2402                                 mtx_lock(m_mtx);
2403                                 if (m->object != object) {
2404                                         /*
2405                                          * The page may have been freed.
2406                                          */
2407                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2408                                         goto retry;
2409                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2410                                     m->hold_count != 0) {
2411                                         error = EBUSY;
2412                                         goto unlock;
2413                                 }
2414                         }
2415                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2416                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2417                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2418                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2419                             object->type != OBJT_SWAP &&
2420                             object->type != OBJT_VNODE)
2421                                 error = EINVAL;
2422                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2423                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2424                                 /*
2425                                  * The page is cached or recently converted
2426                                  * from cached to free.
2427                                  */
2428                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2429                                 goto cached;
2430                         } else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2431                                 error = EINVAL;
2432                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2433                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2434                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2435                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2436                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2437                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2438                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2439                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2440                                 if (m->valid != 0) {
2441                                         /*
2442                                          * First, try to allocate a new page
2443                                          * that is above "high".  Failing
2444                                          * that, try to allocate a new page
2445                                          * that is below "m_run".  Allocate
2446                                          * the new page between the end of
2447                                          * "m_run" and "high" only as a last
2448                                          * resort.
2449                                          */
2450                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2451                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2452                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2453                                         if (trunc_page(high) !=
2454                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2455                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2456                                                     NULL, 0, req, 1,
2457                                                     round_page(high),
2458                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2459                                                     PAGE_SIZE, 0,
2460                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2461                                         } else
2462                                                 m_new = NULL;
2463                                         if (m_new == NULL) {
2464                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2465                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2466                                                     NULL, 0, req, 1,
2467                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2468                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2469                                         }
2470                                         if (m_new == NULL) {
2471                                                 pa += ptoa(npages);
2472                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2473                                                     NULL, 0, req, 1,
2474                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2475                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2476                                         }
2477                                         if (m_new == NULL) {
2478                                                 error = ENOMEM;
2479                                                 goto unlock;
2480                                         }
2481                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2482                                             ("page %p is wired", m));
2483
2484                                         /*
2485                                          * Replace "m" with the new page.  For
2486                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2487                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2488                                          * as if vm_page_free() was called.
2489                                          */
2490                                         if (object->ref_count != 0)
2491                                                 pmap_remove_all(m);
2492                                         m_new->aflags = m->aflags;
2493                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2494                                             ("page %p is managed", m));
2495                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2496                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2497                                         m_new->valid = m->valid;
2498                                         m_new->dirty = m->dirty;
2499                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2500                                         vm_page_xbusy(m);
2501                                         vm_page_remque(m);
2502                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2503                                             m->pindex, m);
2504                                         m->valid = 0;
2505                                         vm_page_undirty(m);
2506
2507                                         /*
2508                                          * The new page must be deactivated
2509                                          * before the object is unlocked.
2510                                          */
2511                                         new_mtx = vm_page_lockptr(m_new);
2512                                         if (m_mtx != new_mtx) {
2513                                                 mtx_unlock(m_mtx);
2514                                                 m_mtx = new_mtx;
2515                                                 mtx_lock(m_mtx);
2516                                         }
2517                                         vm_page_deactivate(m_new);
2518                                 } else {
2519                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2520                                         vm_page_remque(m);
2521                                         vm_page_remove(m);
2522                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2523                                             ("page %p is dirty", m));
2524                                 }
2525                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2526                         } else
2527                                 error = EBUSY;
2528 unlock:
2529                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2530                 } else {
2531 cached:
2532                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2533                         order = m->order;
2534                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2535                                 /*
2536                                  * The page is enqueued in the physical memory
2537                                  * allocator's cache/free page queues.
2538                                  * Moreover, it is the first page in a power-
2539                                  * of-two-sized run of contiguous cache/free
2540                                  * pages.  Jump ahead to the last page within
2541                                  * that run, and continue from there.
2542                                  */
2543                                 m += (1 << order) - 1;
2544                         }
2545 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2546                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2547                                 order = 0;
2548 #endif
2549                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2550                         if (order == VM_NFREEORDER)
2551                                 error = EINVAL;
2552                 }
2553         }
2554         if (m_mtx != NULL)
2555                 mtx_unlock(m_mtx);
2556         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2557                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2558                 do {
2559                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2560                         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2561 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2562                         if (!vm_reserv_free_page(m))
2563 #else
2564                         if (true)
2565 #endif
2566                                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2567                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2568                 vm_page_zero_idle_wakeup();
2569                 vm_page_free_wakeup();
2570                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2571         }
2572         return (error);
2573 }
2574
2575 #define NRUNS   16
2576
2577 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2578
2579 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2580
2581 #define MIN_RECLAIM     8
2582
2583 /*
2584  *      vm_page_reclaim_contig:
2585  *
2586  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2587  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2588  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2589  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2590  *      fail due to a shortage of cache/free pages.  When reclamation fails,
2591  *      callers are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed
2592  *      allocation operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2593  *
2594  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2595  *
2596  *      allocation classes:
2597  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2598  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2599  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2600  *
2601  *      The optional allocation flags are ignored.
2602  *
2603  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2604  *      must be a power of two.
2605  */
2606 bool
2607 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2608     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2609 {
2610         vm_paddr_t curr_low;
2611         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2612         u_long count, reclaimed;
2613         int error, i, options, req_class;
2614
2615         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2616         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2617         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2618         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2619
2620         /*
2621          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2622          */
2623         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2624                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2625
2626         /*
2627          * Return if the number of cached and free pages cannot satisfy the
2628          * requested allocation.
2629          */
2630         count = vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count;
2631         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2632             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2633             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2634                 return (false);
2635
2636         /*
2637          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2638          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2639          */
2640         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2641                 /*
2642                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2643                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2644                  */
2645                 curr_low = low;
2646                 count = 0;
2647                 for (;;) {
2648                         m_run = vm_phys_scan_contig(npages, curr_low, high,
2649                             alignment, boundary, options);
2650                         if (m_run == NULL)
2651                                 break;
2652                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2653                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2654                         count++;
2655                 }
2656
2657                 /*
2658                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2659                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2660                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2661                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2662                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2663                  */
2664                 reclaimed = 0;
2665                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2666                         count--;
2667                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2668                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2669                             high);
2670                         if (error == 0) {
2671                                 reclaimed += npages;
2672                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2673                                         return (true);
2674                         }
2675                 }
2676
2677                 /*
2678                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2679                  * the last scan had no restrictions.
2680                  */
2681                 if (options == VPSC_NORESERV)
2682                         options = VPSC_NOSUPER;
2683                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2684                         options = VPSC_ANY;
2685                 else if (options == VPSC_ANY)
2686                         return (reclaimed != 0);
2687         }
2688 }
2689
2690 /*
2691  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2692  *
2693  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2694  *      - Called in various places before memory allocations.
2695  */
2696 void
2697 vm_wait(void)
2698 {
2699
2700         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2701         if (curproc == pageproc) {
2702                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2703                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2704                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2705         } else {
2706                 if (!vm_pageout_wanted) {
2707                         vm_pageout_wanted = true;
2708                         wakeup(&vm_pageout_wanted);
2709                 }
2710                 vm_pages_needed = true;
2711                 msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
2712                     "vmwait", 0);
2713         }
2714 }
2715
2716 /*
2717  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2718  *
2719  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2720  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2721  *        can be easily tracked.
2722  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2723  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2724  *        this balance without careful testing first.
2725  */
2726 void
2727 vm_waitpfault(void)
2728 {
2729
2730         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2731         if (!vm_pageout_wanted) {
2732                 vm_pageout_wanted = true;
2733                 wakeup(&vm_pageout_wanted);
2734         }
2735         vm_pages_needed = true;
2736         msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
2737             "pfault", 0);
2738 }
2739
2740 struct vm_pagequeue *
2741 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2742 {
2743
2744         return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2745 }
2746
2747 /*
2748  *      vm_page_dequeue:
2749  *
2750  *      Remove the given page from its current page queue.
2751  *
2752  *      The page must be locked.
2753  */
2754 void
2755 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2756 {
2757         struct vm_pagequeue *pq;
2758
2759         vm_page_assert_locked(m);
2760         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2761             m));
2762         pq = vm_page_pagequeue(m);
2763         vm_pagequeue_lock(pq);
2764         m->queue = PQ_NONE;
2765         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2766         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2767         vm_pagequeue_unlock(pq);
2768 }
2769
2770 /*
2771  *      vm_page_dequeue_locked:
2772  *
2773  *      Remove the given page from its current page queue.
2774  *
2775  *      The page and page queue must be locked.
2776  */
2777 void
2778 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2779 {
2780         struct vm_pagequeue *pq;
2781
2782         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2783         pq = vm_page_pagequeue(m);
2784         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2785         m->queue = PQ_NONE;
2786         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2787         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2788 }
2789
2790 /*
2791  *      vm_page_enqueue:
2792  *
2793  *      Add the given page to the specified page queue.
2794  *
2795  *      The page must be locked.
2796  */
2797 static void
2798 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2799 {
2800         struct vm_pagequeue *pq;
2801
2802         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2803         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2804             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2805             queue, m));
2806         pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2807         vm_pagequeue_lock(pq);
2808         m->queue = queue;
2809         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2810         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2811         vm_pagequeue_unlock(pq);
2812 }
2813
2814 /*
2815  *      vm_page_requeue:
2816  *
2817  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2818  *
2819  *      The page must be locked.
2820  */
2821 void
2822 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2823 {
2824         struct vm_pagequeue *pq;
2825
2826         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2827         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2828             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2829         pq = vm_page_pagequeue(m);
2830         vm_pagequeue_lock(pq);
2831         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2832         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2833         vm_pagequeue_unlock(pq);
2834 }
2835
2836 /*
2837  *      vm_page_requeue_locked:
2838  *
2839  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2840  *
2841  *      The page queue must be locked.
2842  */
2843 void
2844 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2845 {
2846         struct vm_pagequeue *pq;
2847
2848         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2849             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2850         pq = vm_page_pagequeue(m);
2851         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2852         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2853         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2854 }
2855
2856 /*
2857  *      vm_page_activate:
2858  *
2859  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2860  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2861  *      mess with it.
2862  *
2863  *      The page must be locked.
2864  */
2865 void
2866 vm_page_activate(vm_page_t m)
2867 {
2868         int queue;
2869
2870         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2871         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2872                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2873                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2874                                 m->act_count = ACT_INIT;
2875                         if (queue != PQ_NONE)
2876                                 vm_page_dequeue(m);
2877                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2878                 } else
2879                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2880                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2881         } else {
2882                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2883                         m->act_count = ACT_INIT;
2884         }
2885 }
2886
2887 /*
2888  *      vm_page_free_wakeup:
2889  *
2890  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
2891  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
2892  *      queues.
2893  *
2894  *      The page queues must be locked.
2895  */
2896 static inline void
2897 vm_page_free_wakeup(void)
2898 {
2899
2900         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2901         /*
2902          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2903          * some free.
2904          */
2905         if (vm_pageout_pages_needed &&
2906             vm_cnt.v_cache_count + vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2907                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2908                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2909         }
2910         /*
2911          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2912          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2913          * lots of memory. this process will swapin processes.
2914          */
2915         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2916                 vm_pages_needed = false;
2917                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2918         }
2919 }
2920
2921 /*
2922  *      Turn a cached page into a free page, by changing its attributes.
2923  *      Keep the statistics up-to-date.
2924  *
2925  *      The free page queue must be locked.
2926  */
2927 static void
2928 vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m)
2929 {
2930
2931         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2932
2933         m->object = NULL;
2934         m->valid = 0;
2935         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
2936             ("vm_page_cache_turn_free: page %p is not cached", m));
2937         m->flags &= ~PG_CACHED;
2938         vm_cnt.v_cache_count--;
2939         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2940 }
2941
2942 /*
2943  *      vm_page_free_toq:
2944  *
2945  *      Returns the given page to the free list,
2946  *      disassociating it with any VM object.
2947  *
2948  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2949  */
2950 void
2951 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2952 {
2953
2954         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2955                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2956                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2957                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2958         } else
2959                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2960                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2961         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2962
2963         if (vm_page_sbusied(m))
2964                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2965
2966         /*
2967          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2968          * the page here because we do not want to call the pager's
2969          * callback routine until after we've put the page on the
2970          * appropriate free queue.
2971          */
2972         vm_page_remque(m);
2973         vm_page_remove(m);
2974
2975         /*
2976          * If fictitious remove object association and
2977          * return, otherwise delay object association removal.
2978          */
2979         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2980                 return;
2981         }
2982
2983         m->valid = 0;
2984         vm_page_undirty(m);
2985
2986         if (m->wire_count != 0)
2987                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2988         if (m->hold_count != 0) {
2989                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2990                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2991                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2992                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2993         } else {
2994                 /*
2995                  * Restore the default memory attribute to the page.
2996                  */
2997                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2998                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2999
3000                 /*
3001                  * Insert the page into the physical memory allocator's
3002                  * cache/free page queues.
3003                  */
3004                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3005                 vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
3006 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3007                 if (!vm_reserv_free_page(m))
3008 #else
3009                 if (TRUE)
3010 #endif
3011                         vm_phys_free_pages(m, 0);
3012                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
3013                         ++vm_page_zero_count;
3014                 else
3015                         vm_page_zero_idle_wakeup();
3016                 vm_page_free_wakeup();
3017                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3018         }
3019 }
3020
3021 /*
3022  *      vm_page_wire:
3023  *
3024  *      Mark this page as wired down by yet
3025  *      another map, removing it from paging queues
3026  *      as necessary.
3027  *
3028  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
3029  *
3030  *      The page must be locked.
3031  */
3032 void
3033 vm_page_wire(vm_page_t m)
3034 {
3035
3036         /*
3037          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
3038          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
3039          * it is already off the queues).
3040          */
3041         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3042         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3043                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3044                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3045                     m));
3046                 return;
3047         }
3048         if (m->wire_count == 0) {
3049                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3050                     m->queue == PQ_NONE,
3051                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3052                 vm_page_remque(m);
3053                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3054         }
3055         m->wire_count++;
3056         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3057 }
3058
3059 /*
3060  * vm_page_unwire:
3061  *
3062  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3063  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3064  * FALSE otherwise.
3065  *
3066  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3067  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3068  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3069  * specified).
3070  *
3071  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3072  *
3073  * A managed page must be locked.
3074  */
3075 boolean_t
3076 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3077 {
3078
3079         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3080             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3081             queue, m));
3082         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3083                 vm_page_assert_locked(m);
3084         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3085                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3086             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3087                 return (FALSE);
3088         }
3089         if (m->wire_count > 0) {
3090                 m->wire_count--;
3091                 if (m->wire_count == 0) {
3092                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3093                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3094                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE) {
3095                                 if (queue == PQ_INACTIVE)
3096                                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3097                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3098                         }
3099                         return (TRUE);
3100                 } else
3101                         return (FALSE);
3102         } else
3103                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Move the specified page to the inactive queue.
3108  *
3109  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
3110  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
3111  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
3112  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
3113  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
3114  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
3115  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
3116  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound
3117  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
3118  * reused more quickly.
3119  *
3120  * Normally noreuse is FALSE, resulting in LRU operation.  noreuse is set
3121  * to TRUE if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
3122  * except without unmapping it from the process address space.  In
3123  * practice this is implemented by inserting the page at the head of the
3124  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3125  *
3126  * The page must be locked.
3127  */
3128 static inline void
3129 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3130 {
3131         struct vm_pagequeue *pq;
3132         int queue;
3133
3134         vm_page_assert_locked(m);
3135
3136         /*
3137          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3138          * reactivated.
3139          */
3140         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3141                 return;
3142         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3143                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3144                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3145                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3146                         vm_pagequeue_lock(pq);
3147                         vm_page_dequeue_locked(m);
3148                 } else {
3149                         if (queue != PQ_NONE)
3150                                 vm_page_dequeue(m);
3151                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3152                         vm_pagequeue_lock(pq);
3153                 }
3154                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3155                 if (noreuse)
3156                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
3157                             m, plinks.q);
3158                 else
3159                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3160                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3161                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3162         }
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Move the specified page to the inactive queue.
3167  *
3168  * The page must be locked.
3169  */
3170 void
3171 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3172 {
3173
3174         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3175 }
3176
3177 /*
3178  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3179  * that it is unlikely to be reused.
3180  *
3181  * The page must be locked.
3182  */
3183 void
3184 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3185 {
3186
3187         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3188 }
3189
3190 /*
3191  * vm_page_try_to_cache:
3192  *
3193  * Returns 0 on failure, 1 on success
3194  */
3195 int
3196 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
3197 {
3198
3199         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3200         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3201         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3202             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3203                 return (0);
3204         pmap_remove_all(m);
3205         if (m->dirty)
3206                 return (0);
3207         vm_page_cache(m);
3208         return (1);
3209 }
3210
3211 /*
3212  * vm_page_try_to_free()
3213  *
3214  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
3215  *      1 is returned on success, 0 on failure.
3216  */
3217 int
3218 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3219 {
3220
3221         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3222         if (m->object != NULL)
3223                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3224         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3225             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3226                 return (0);
3227         pmap_remove_all(m);
3228         if (m->dirty)
3229                 return (0);
3230         vm_page_free(m);
3231         return (1);
3232 }
3233
3234 /*
3235  * vm_page_cache
3236  *
3237  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
3238  *
3239  * The object and page must be locked.
3240  */
3241 void
3242 vm_page_cache(vm_page_t m)
3243 {
3244         vm_object_t object;
3245         boolean_t cache_was_empty;
3246
3247         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3248         object = m->object;
3249         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3250         if (vm_page_busied(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) ||
3251             m->hold_count || m->wire_count)
3252                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
3253         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3254             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
3255         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
3256         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
3257             (object->type == OBJT_SWAP &&
3258             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
3259                 /*
3260                  * Hypothesis: A cache-eligible page belonging to a
3261                  * default object or swap object but without a backing
3262                  * store must be zero filled.
3263                  */
3264                 vm_page_free(m);
3265                 return;
3266         }
3267         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
3268             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
3269
3270         /*
3271          * Remove the page from the paging queues.
3272          */
3273         vm_page_remque(m);
3274
3275         /*
3276          * Remove the page from the object's collection of resident
3277          * pages.
3278          */
3279         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
3280         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
3281         object->resident_page_count--;
3282
3283         /*
3284          * Restore the default memory attribute to the page.
3285          */
3286         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3287                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3288
3289         /*
3290          * Insert the page into the object's collection of cached pages
3291          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
3292          */
3293         m->flags &= ~PG_ZERO;
3294         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3295         cache_was_empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
3296         if (vm_radix_insert(&object->cache, m)) {
3297                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3298                 if (object->type == OBJT_VNODE &&
3299                     object->resident_page_count == 0)
3300                         vdrop(object->handle);
3301                 m->object = NULL;
3302                 vm_page_free(m);
3303                 return;
3304         }
3305
3306         /*
3307          * The above call to vm_radix_insert() could reclaim the one pre-
3308          * existing cached page from this object, resulting in a call to
3309          * vdrop().
3310          */
3311         if (!cache_was_empty)
3312                 cache_was_empty = vm_radix_is_singleton(&object->cache);
3313
3314         m->flags |= PG_CACHED;
3315         vm_cnt.v_cache_count++;
3316         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
3317 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3318         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
3319 #else
3320         if (TRUE) {
3321 #endif
3322                 vm_phys_free_pages(m, 0);
3323         }
3324         vm_page_free_wakeup();
3325         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3326
3327         /*
3328          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
3329          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
3330          * the object's only resident page.
3331          */
3332         if (object->type == OBJT_VNODE) {
3333                 if (cache_was_empty && object->resident_page_count != 0)
3334                         vhold(object->handle);
3335                 else if (!cache_was_empty && object->resident_page_count == 0)
3336                         vdrop(object->handle);
3337         }
3338 }
3339
3340 /*
3341  * vm_page_advise
3342  *
3343  *      Deactivate or do nothing, as appropriate.
3344  *
3345  *      The object and page must be locked.
3346  */
3347 void
3348 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3349 {
3350
3351         vm_page_assert_locked(m);
3352         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3353         if (advice == MADV_FREE)
3354                 /*
3355                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3356                  * up by the system.  However, such pages are often reused
3357                  * quickly by malloc() so we do not do anything that would
3358                  * cause a page fault if we can help it.
3359                  *
3360                  * Specifically, we do not try to actually free the page now
3361                  * nor do we try to put it in the cache (which would cause a
3362                  * page fault on reuse).
3363                  *
3364                  * But we do make the page as freeable as we can without
3365                  * actually taking the step of unmapping it.
3366                  */
3367                 m->dirty = 0;
3368         else if (advice != MADV_DONTNEED)
3369                 return;
3370
3371         /*
3372          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3373          * immediately reactivate the page.
3374          */
3375         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3376
3377         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3378                 vm_page_dirty(m);
3379
3380         /*
3381          * Place clean pages at the head of the inactive queue rather than the
3382          * tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that the
3383          * page will be reused quickly.
3384          */
3385         _vm_page_deactivate(m, m->dirty == 0);
3386 }
3387
3388 /*
3389  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3390  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3391  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3392  * and then conditionally zero it.
3393  *
3394  * This routine may sleep.
3395  *
3396  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3397  * and reacquired if the routine sleeps.
3398  */
3399 vm_page_t
3400 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3401 {
3402         vm_page_t m;
3403         int sleep;
3404
3405         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3406         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3407             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3408             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3409 retrylookup:
3410         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3411                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3412                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3413                 if (sleep) {
3414                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3415                                 return (NULL);
3416                         /*
3417                          * Reference the page before unlocking and
3418                          * sleeping so that the page daemon is less
3419                          * likely to reclaim it.
3420                          */
3421                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3422                         vm_page_lock(m);
3423                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3424                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt");
3425                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3426                         goto retrylookup;
3427                 } else {
3428                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3429                                 vm_page_lock(m);
3430                                 vm_page_wire(m);
3431                                 vm_page_unlock(m);
3432                         }
3433                         if ((allocflags &
3434                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3435                                 vm_page_xbusy(m);
3436                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3437                                 vm_page_sbusy(m);
3438                         return (m);
3439                 }
3440         }
3441         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags);
3442         if (m == NULL) {
3443                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3444                         return (NULL);
3445                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3446                 VM_WAIT;
3447                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3448                 goto retrylookup;
3449         } else if (m->valid != 0)
3450                 return (m);
3451         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3452                 pmap_zero_page(m);
3453         return (m);
3454 }
3455
3456 /*
3457  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3458  *
3459  * Inputs are required to range within a page.
3460  */
3461 vm_page_bits_t
3462 vm_page_bits(int base, int size)
3463 {
3464         int first_bit;
3465         int last_bit;
3466
3467         KASSERT(
3468             base + size <= PAGE_SIZE,
3469             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3470         );
3471
3472         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3473                 return (0);
3474
3475         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3476         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3477
3478         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3479             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3480 }
3481
3482 /*
3483  *      vm_page_set_valid_range:
3484  *
3485  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3486  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3487  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3488  *      such chunks will be zeroed.
3489  *
3490  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3491  */
3492 void
3493 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3494 {
3495         int endoff, frag;
3496
3497         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3498         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3499                 return;
3500
3501         /*
3502          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3503          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3504          * first block.
3505          */
3506         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3507             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3508                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3509
3510         /*
3511          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3512          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3513          * the last block.
3514          */
3515         endoff = base + size;
3516         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3517             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3518                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3519                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3520
3521         /*
3522          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3523          * is already dirty.
3524          */
3525         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3526             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3527
3528         /*
3529          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3530          */
3531         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3532 }
3533
3534 /*
3535  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3536  */
3537 static __inline void
3538 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3539 {
3540         uintptr_t addr;
3541 #if PAGE_SIZE < 16384
3542         int shift;
3543 #endif
3544
3545         /*
3546          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3547          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3548          * set by a concurrent pmap operation.
3549          */
3550         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3551         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3552                 m->dirty &= ~pagebits;
3553         else {
3554                 /*
3555                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3556                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3557                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3558                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3559                  *
3560                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3561                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3562                  * alignment is needed. Only require existence of
3563                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3564                  */
3565                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3566 #if PAGE_SIZE == 32768
3567                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3568 #elif PAGE_SIZE == 16384
3569                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3570 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3571                 /*
3572                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3573                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3574                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3575                  */
3576                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3577 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3578                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3579 #else
3580                 shift *= NBBY;
3581 #endif
3582                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3583                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3584 #endif          /* PAGE_SIZE */
3585         }
3586 }
3587
3588 /*
3589  *      vm_page_set_validclean:
3590  *
3591  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3592  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3593  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3594  *      such chunks will be zero'd.
3595  *
3596  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3597  */
3598 void
3599 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3600 {
3601         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3602         int endoff, frag;
3603
3604         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3605         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3606                 return;
3607
3608         /*
3609          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3610          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3611          * first block.
3612          */
3613         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3614             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3615                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3616
3617         /*
3618          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3619          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3620          * the last block.
3621          */
3622         endoff = base + size;
3623         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3624             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3625                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3626                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3627
3628         /*
3629          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3630          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3631          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3632          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3633          * be set again.
3634          *
3635          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3636          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3637          * the range.
3638          */
3639         oldvalid = m->valid;
3640         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3641         m->valid |= pagebits;
3642 #if 0   /* NOT YET */
3643         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3644                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3645                 base += frag;
3646                 size -= frag;
3647                 if (size < 0)
3648                         size = 0;
3649         }
3650         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3651 #endif
3652         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3653                 /*
3654                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3655                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3656                  * fully valid.
3657                  */
3658                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3659                         /*
3660                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3661                          * a concurrent pmap operation, such as
3662                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3663                          * pmap and set the dirty field on the page before
3664                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3665                          * field was cleared here.
3666                          */
3667                         pmap_clear_modify(m);
3668                 m->dirty = 0;
3669                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3670         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3671                 m->dirty &= ~pagebits;
3672         else
3673                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3674 }
3675
3676 void
3677 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3678 {
3679
3680         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3681 }
3682
3683 /*
3684  *      vm_page_set_invalid:
3685  *
3686  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3687  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3688  */
3689 void
3690 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3691 {
3692         vm_page_bits_t bits;
3693         vm_object_t object;
3694
3695         object = m->object;
3696         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3697         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3698             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3699                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3700         else
3701                 bits = vm_page_bits(base, size);
3702         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3703             bits != 0)
3704                 pmap_remove_all(m);
3705         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3706             !pmap_page_is_mapped(m),
3707             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3708         m->valid &= ~bits;
3709         m->dirty &= ~bits;
3710 }
3711
3712 /*
3713  * vm_page_zero_invalid()
3714  *
3715  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3716  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3717  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3718  *      page so user code sees what it expects.
3719  *
3720  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3721  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3722  */
3723 void
3724 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3725 {
3726         int b;
3727         int i;
3728
3729         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3730         /*
3731          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3732          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3733          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3734          * vm_page_set_validclean().
3735          */
3736         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3737                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3738                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3739                         if (i > b) {
3740                                 pmap_zero_page_area(m,
3741                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3742                         }
3743                         b = i + 1;
3744                 }
3745         }
3746
3747         /*
3748          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3749          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3750          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3751          */
3752         if (setvalid)
3753                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3754 }
3755
3756 /*
3757  *      vm_page_is_valid:
3758  *
3759  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3760  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3761  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3762  */
3763 int
3764 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3765 {
3766         vm_page_bits_t bits;
3767
3768         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3769         bits = vm_page_bits(base, size);
3770         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3771 }
3772
3773 /*
3774  *      vm_page_ps_is_valid:
3775  *
3776  *      Returns TRUE if the entire (super)page is valid and FALSE otherwise.
3777  */
3778 boolean_t
3779 vm_page_ps_is_valid(vm_page_t m)
3780 {
3781         int i, npages;
3782
3783         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3784         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3785
3786         /*
3787          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3788          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3789          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3790          */
3791         for (i = 0; i < npages; i++) {
3792                 if (m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3793                         return (FALSE);
3794         }
3795         return (TRUE);
3796 }
3797
3798 /*
3799  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3800  */
3801 void
3802 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3803 {
3804
3805         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3806         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3807                 vm_page_dirty(m);
3808 }
3809
3810 void
3811 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3812 {
3813
3814         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3815 }
3816
3817 void
3818 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3819 {
3820
3821         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3822 }
3823
3824 int
3825 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3826 {
3827
3828         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3829 }
3830
3831 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3832 void
3833 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3834 {
3835
3836         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3837 }
3838
3839 void
3840 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3841 {
3842
3843         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3844 }
3845 #endif
3846
3847 #ifdef INVARIANTS
3848 void
3849 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3850 {
3851
3852         /*
3853          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3854          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3855          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3856          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3857          */
3858         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3859                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3860 }
3861
3862 void
3863 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3864 {
3865
3866         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3867                 return;
3868
3869         /*
3870          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3871          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3872          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3873          */
3874         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3875             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3876         if (!vm_page_xbusied(m))
3877                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3878 }
3879 #endif
3880
3881 #include "opt_ddb.h"
3882 #ifdef DDB
3883 #include <sys/kernel.h>
3884
3885 #include <ddb/ddb.h>
3886
3887 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3888 {
3889         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3890         db_printf("vm_cnt.v_cache_count: %d\n", vm_cnt.v_cache_count);
3891         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3892         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3893         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3894         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3895         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3896         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3897         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3898 }
3899
3900 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3901 {
3902         int dom;
3903
3904         db_printf("pq_free %d pq_cache %d\n",
3905             vm_cnt.v_free_count, vm_cnt.v_cache_count);
3906         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3907                 db_printf(
3908         "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pass %d\n",
3909                     dom,
3910                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3911                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3912                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3913                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3914                     vm_dom[dom].vmd_pass);
3915         }
3916 }
3917
3918 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3919 {
3920         vm_page_t m;
3921         boolean_t phys;
3922
3923         if (!have_addr) {
3924                 db_printf("show pginfo addr\n");
3925                 return;
3926         }
3927
3928         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3929         if (phys)
3930                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3931         else
3932                 m = (vm_page_t)addr;
3933         db_printf(
3934     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3935     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3936             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3937             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3938             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3939 }
3940 #endif /* DDB */