]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.h
Add UPDATING entries and bump version.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.h
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: (BSD-3-Clause AND MIT-CMU)
3  *
4  * Copyright (c) 1991, 1993
5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
6  *
7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
8  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      from: @(#)vm_page.h     8.2 (Berkeley) 12/13/93
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  * $FreeBSD$
63  */
64
65 /*
66  *      Resident memory system definitions.
67  */
68
69 #ifndef _VM_PAGE_
70 #define _VM_PAGE_
71
72 #include <vm/pmap.h>
73
74 /*
75  *      Management of resident (logical) pages.
76  *
77  *      A small structure is kept for each resident
78  *      page, indexed by page number.  Each structure
79  *      is an element of several collections:
80  *
81  *              A radix tree used to quickly
82  *              perform object/offset lookups
83  *
84  *              A list of all pages for a given object,
85  *              so they can be quickly deactivated at
86  *              time of deallocation.
87  *
88  *              An ordered list of pages due for pageout.
89  *
90  *      In addition, the structure contains the object
91  *      and offset to which this page belongs (for pageout),
92  *      and sundry status bits.
93  *
94  *      In general, operations on this structure's mutable fields are
95  *      synchronized using either one of or a combination of the lock on the
96  *      object that the page belongs to (O), the page lock (P),
97  *      the per-domain lock for the free queues (F), or the page's queue
98  *      lock (Q).  The physical address of a page is used to select its page
99  *      lock from a pool.  The queue lock for a page depends on the value of
100  *      its queue field and described in detail below.  If a field is
101  *      annotated below with two of these locks, then holding either lock is
102  *      sufficient for read access, but both locks are required for write
103  *      access.  An annotation of (C) indicates that the field is immutable.
104  *
105  *      In contrast, the synchronization of accesses to the page's
106  *      dirty field is machine dependent (M).  In the
107  *      machine-independent layer, the lock on the object that the
108  *      page belongs to must be held in order to operate on the field.
109  *      However, the pmap layer is permitted to set all bits within
110  *      the field without holding that lock.  If the underlying
111  *      architecture does not support atomic read-modify-write
112  *      operations on the field's type, then the machine-independent
113  *      layer uses a 32-bit atomic on the aligned 32-bit word that
114  *      contains the dirty field.  In the machine-independent layer,
115  *      the implementation of read-modify-write operations on the
116  *      field is encapsulated in vm_page_clear_dirty_mask().
117  *
118  *      The page structure contains two counters which prevent page reuse.
119  *      Both counters are protected by the page lock (P).  The hold
120  *      counter counts transient references obtained via a pmap lookup, and
121  *      is also used to prevent page reclamation in situations where it is
122  *      undesirable to block other accesses to the page.  The wire counter
123  *      is used to implement mlock(2) and is non-zero for pages containing
124  *      kernel memory.  Pages that are wired or held will not be reclaimed
125  *      or laundered by the page daemon, but are treated differently during
126  *      a page queue scan: held pages remain at their position in the queue,
127  *      while wired pages are removed from the queue and must later be
128  *      re-enqueued appropriately by the unwiring thread.  It is legal to
129  *      call vm_page_free() on a held page; doing so causes it to be removed
130  *      from its object and page queue, and the page is released to the
131  *      allocator once the last hold reference is dropped.  In contrast,
132  *      wired pages may not be freed.
133  *
134  *      In some pmap implementations, the wire count of a page table page is
135  *      used to track the number of populated entries.
136  *
137  *      The busy lock is an embedded reader-writer lock which protects the
138  *      page's contents and identity (i.e., its <object, pindex> tuple) and
139  *      interlocks with the object lock (O).  In particular, a page may be
140  *      busied or unbusied only with the object write lock held.  To avoid
141  *      bloating the page structure, the busy lock lacks some of the
142  *      features available to the kernel's general-purpose synchronization
143  *      primitives.  As a result, busy lock ordering rules are not verified,
144  *      lock recursion is not detected, and an attempt to xbusy a busy page
145  *      or sbusy an xbusy page results will trigger a panic rather than
146  *      causing the thread to block.  vm_page_sleep_if_busy() can be used to
147  *      sleep until the page's busy state changes, after which the caller
148  *      must re-lookup the page and re-evaluate its state.
149  *
150  *      The queue field is the index of the page queue containing the
151  *      page, or PQ_NONE if the page is not enqueued.  The queue lock of a
152  *      page is the page queue lock corresponding to the page queue index,
153  *      or the page lock (P) for the page if it is not enqueued.  To modify
154  *      the queue field, the queue lock for the old value of the field must
155  *      be held.  It is invalid for a page's queue field to transition
156  *      between two distinct page queue indices.  That is, when updating
157  *      the queue field, either the new value or the old value must be
158  *      PQ_NONE.
159  *
160  *      To avoid contention on page queue locks, page queue operations
161  *      (enqueue, dequeue, requeue) are batched using per-CPU queues.
162  *      A deferred operation is requested by inserting an entry into a
163  *      batch queue; the entry is simply a pointer to the page, and the
164  *      request type is encoded in the page's aflags field using the values
165  *      in PGA_QUEUE_STATE_MASK.  The type-stability of struct vm_pages is
166  *      crucial to this scheme since the processing of entries in a given
167  *      batch queue may be deferred indefinitely.  In particular, a page
168  *      may be freed before its pending batch queue entries have been
169  *      processed.  The page lock (P) must be held to schedule a batched
170  *      queue operation, and the page queue lock must be held in order to
171  *      process batch queue entries for the page queue.
172  */
173
174 #if PAGE_SIZE == 4096
175 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xffu
176 typedef uint8_t vm_page_bits_t;
177 #elif PAGE_SIZE == 8192
178 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xffffu
179 typedef uint16_t vm_page_bits_t;
180 #elif PAGE_SIZE == 16384
181 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xffffffffu
182 typedef uint32_t vm_page_bits_t;
183 #elif PAGE_SIZE == 32768
184 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xfffffffffffffffflu
185 typedef uint64_t vm_page_bits_t;
186 #endif
187
188 struct vm_page {
189         union {
190                 TAILQ_ENTRY(vm_page) q; /* page queue or free list (Q) */
191                 struct {
192                         SLIST_ENTRY(vm_page) ss; /* private slists */
193                         void *pv;
194                 } s;
195                 struct {
196                         u_long p;
197                         u_long v;
198                 } memguard;
199         } plinks;
200         TAILQ_ENTRY(vm_page) listq;     /* pages in same object (O) */
201         vm_object_t object;             /* which object am I in (O,P) */
202         vm_pindex_t pindex;             /* offset into object (O,P) */
203         vm_paddr_t phys_addr;           /* physical address of page (C) */
204         struct md_page md;              /* machine dependent stuff */
205         u_int wire_count;               /* wired down maps refs (P) */
206         volatile u_int busy_lock;       /* busy owners lock */
207         uint16_t hold_count;            /* page hold count (P) */
208         uint16_t flags;                 /* page PG_* flags (P) */
209         uint8_t aflags;                 /* access is atomic */
210         uint8_t oflags;                 /* page VPO_* flags (O) */
211         uint8_t queue;                  /* page queue index (Q) */
212         int8_t psind;                   /* pagesizes[] index (O) */
213         int8_t segind;                  /* vm_phys segment index (C) */
214         uint8_t order;                  /* index of the buddy queue (F) */
215         uint8_t pool;                   /* vm_phys freepool index (F) */
216         u_char  act_count;              /* page usage count (P) */
217         /* NOTE that these must support one bit per DEV_BSIZE in a page */
218         /* so, on normal X86 kernels, they must be at least 8 bits wide */
219         vm_page_bits_t valid;           /* map of valid DEV_BSIZE chunks (O) */
220         vm_page_bits_t dirty;           /* map of dirty DEV_BSIZE chunks (M) */
221 };
222
223 /*
224  * Page flags stored in oflags:
225  *
226  * Access to these page flags is synchronized by the lock on the object
227  * containing the page (O).
228  *
229  * Note: VPO_UNMANAGED (used by OBJT_DEVICE, OBJT_PHYS and OBJT_SG)
230  *       indicates that the page is not under PV management but
231  *       otherwise should be treated as a normal page.  Pages not
232  *       under PV management cannot be paged out via the
233  *       object/vm_page_t because there is no knowledge of their pte
234  *       mappings, and such pages are also not on any PQ queue.
235  *
236  */
237 #define VPO_KMEM_EXEC   0x01            /* kmem mapping allows execution */
238 #define VPO_SWAPSLEEP   0x02            /* waiting for swap to finish */
239 #define VPO_UNMANAGED   0x04            /* no PV management for page */
240 #define VPO_SWAPINPROG  0x08            /* swap I/O in progress on page */
241 #define VPO_NOSYNC      0x10            /* do not collect for syncer */
242
243 /*
244  * Busy page implementation details.
245  * The algorithm is taken mostly by rwlock(9) and sx(9) locks implementation,
246  * even if the support for owner identity is removed because of size
247  * constraints.  Checks on lock recursion are then not possible, while the
248  * lock assertions effectiveness is someway reduced.
249  */
250 #define VPB_BIT_SHARED          0x01
251 #define VPB_BIT_EXCLUSIVE       0x02
252 #define VPB_BIT_WAITERS         0x04
253 #define VPB_BIT_FLAGMASK                                                \
254         (VPB_BIT_SHARED | VPB_BIT_EXCLUSIVE | VPB_BIT_WAITERS)
255
256 #define VPB_SHARERS_SHIFT       3
257 #define VPB_SHARERS(x)                                                  \
258         (((x) & ~VPB_BIT_FLAGMASK) >> VPB_SHARERS_SHIFT)
259 #define VPB_SHARERS_WORD(x)     ((x) << VPB_SHARERS_SHIFT | VPB_BIT_SHARED)
260 #define VPB_ONE_SHARER          (1 << VPB_SHARERS_SHIFT)
261
262 #define VPB_SINGLE_EXCLUSIVER   VPB_BIT_EXCLUSIVE
263
264 #define VPB_UNBUSIED            VPB_SHARERS_WORD(0)
265
266 #define PQ_NONE         255
267 #define PQ_INACTIVE     0
268 #define PQ_ACTIVE       1
269 #define PQ_LAUNDRY      2
270 #define PQ_UNSWAPPABLE  3
271 #define PQ_COUNT        4
272
273 #ifndef VM_PAGE_HAVE_PGLIST
274 TAILQ_HEAD(pglist, vm_page);
275 #define VM_PAGE_HAVE_PGLIST
276 #endif
277 SLIST_HEAD(spglist, vm_page);
278
279 #ifdef _KERNEL
280 extern vm_page_t bogus_page;
281 #endif  /* _KERNEL */
282
283 extern struct mtx_padalign pa_lock[];
284
285 #if defined(__arm__)
286 #define PDRSHIFT        PDR_SHIFT
287 #elif !defined(PDRSHIFT)
288 #define PDRSHIFT        21
289 #endif
290
291 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
292 #define PA_LOCKPTR(pa)  ((struct mtx *)(&pa_lock[pa_index(pa) % PA_LOCK_COUNT]))
293 #define PA_LOCKOBJPTR(pa)       ((struct lock_object *)PA_LOCKPTR((pa)))
294 #define PA_LOCK(pa)     mtx_lock(PA_LOCKPTR(pa))
295 #define PA_TRYLOCK(pa)  mtx_trylock(PA_LOCKPTR(pa))
296 #define PA_UNLOCK(pa)   mtx_unlock(PA_LOCKPTR(pa))
297 #define PA_UNLOCK_COND(pa)                      \
298         do {                                    \
299                 if ((pa) != 0) {                \
300                         PA_UNLOCK((pa));        \
301                         (pa) = 0;               \
302                 }                               \
303         } while (0)
304
305 #define PA_LOCK_ASSERT(pa, a)   mtx_assert(PA_LOCKPTR(pa), (a))
306
307 #if defined(KLD_MODULE) && !defined(KLD_TIED)
308 #define vm_page_lock(m)         vm_page_lock_KBI((m), LOCK_FILE, LOCK_LINE)
309 #define vm_page_unlock(m)       vm_page_unlock_KBI((m), LOCK_FILE, LOCK_LINE)
310 #define vm_page_trylock(m)      vm_page_trylock_KBI((m), LOCK_FILE, LOCK_LINE)
311 #else   /* !KLD_MODULE */
312 #define vm_page_lockptr(m)      (PA_LOCKPTR(VM_PAGE_TO_PHYS((m))))
313 #define vm_page_lock(m)         mtx_lock(vm_page_lockptr((m)))
314 #define vm_page_unlock(m)       mtx_unlock(vm_page_lockptr((m)))
315 #define vm_page_trylock(m)      mtx_trylock(vm_page_lockptr((m)))
316 #endif
317 #if defined(INVARIANTS)
318 #define vm_page_assert_locked(m)                \
319     vm_page_assert_locked_KBI((m), __FILE__, __LINE__)
320 #define vm_page_lock_assert(m, a)               \
321     vm_page_lock_assert_KBI((m), (a), __FILE__, __LINE__)
322 #else
323 #define vm_page_assert_locked(m)
324 #define vm_page_lock_assert(m, a)
325 #endif
326
327 /*
328  * The vm_page's aflags are updated using atomic operations.  To set or clear
329  * these flags, the functions vm_page_aflag_set() and vm_page_aflag_clear()
330  * must be used.  Neither these flags nor these functions are part of the KBI.
331  *
332  * PGA_REFERENCED may be cleared only if the page is locked.  It is set by
333  * both the MI and MD VM layers.  However, kernel loadable modules should not
334  * directly set this flag.  They should call vm_page_reference() instead.
335  *
336  * PGA_WRITEABLE is set exclusively on managed pages by pmap_enter().
337  * When it does so, the object must be locked, or the page must be
338  * exclusive busied.  The MI VM layer must never access this flag
339  * directly.  Instead, it should call pmap_page_is_write_mapped().
340  *
341  * PGA_EXECUTABLE may be set by pmap routines, and indicates that a page has
342  * at least one executable mapping.  It is not consumed by the MI VM layer.
343  *
344  * PGA_ENQUEUED is set and cleared when a page is inserted into or removed
345  * from a page queue, respectively.  It determines whether the plinks.q field
346  * of the page is valid.  To set or clear this flag, the queue lock for the
347  * page must be held: the page queue lock corresponding to the page's "queue"
348  * field if its value is not PQ_NONE, and the page lock otherwise.
349  *
350  * PGA_DEQUEUE is set when the page is scheduled to be dequeued from a page
351  * queue, and cleared when the dequeue request is processed.  A page may
352  * have PGA_DEQUEUE set and PGA_ENQUEUED cleared, for instance if a dequeue
353  * is requested after the page is scheduled to be enqueued but before it is
354  * actually inserted into the page queue.  The page lock must be held to set
355  * this flag, and the queue lock for the page must be held to clear it.
356  *
357  * PGA_REQUEUE is set when the page is scheduled to be enqueued or requeued
358  * in its page queue.  The page lock must be held to set this flag, and the
359  * queue lock for the page must be held to clear it.
360  *
361  * PGA_REQUEUE_HEAD is a special flag for enqueuing pages near the head of
362  * the inactive queue, thus bypassing LRU.  The page lock must be held to
363  * set this flag, and the queue lock for the page must be held to clear it.
364  */
365 #define PGA_WRITEABLE   0x01            /* page may be mapped writeable */
366 #define PGA_REFERENCED  0x02            /* page has been referenced */
367 #define PGA_EXECUTABLE  0x04            /* page may be mapped executable */
368 #define PGA_ENQUEUED    0x08            /* page is enqueued in a page queue */
369 #define PGA_DEQUEUE     0x10            /* page is due to be dequeued */
370 #define PGA_REQUEUE     0x20            /* page is due to be requeued */
371 #define PGA_REQUEUE_HEAD 0x40           /* page requeue should bypass LRU */
372
373 #define PGA_QUEUE_STATE_MASK    (PGA_ENQUEUED | PGA_DEQUEUE | PGA_REQUEUE | \
374                                 PGA_REQUEUE_HEAD)
375
376 /*
377  * Page flags.  If changed at any other time than page allocation or
378  * freeing, the modification must be protected by the vm_page lock.
379  *
380  * The PG_PCPU_CACHE flag is set at allocation time if the page was
381  * allocated from a per-CPU cache.  It is cleared the next time that the
382  * page is allocated from the physical memory allocator.
383  */
384 #define PG_PCPU_CACHE   0x0001          /* was allocated from per-CPU caches */
385 #define PG_FICTITIOUS   0x0004          /* physical page doesn't exist */
386 #define PG_ZERO         0x0008          /* page is zeroed */
387 #define PG_MARKER       0x0010          /* special queue marker page */
388 #define PG_NODUMP       0x0080          /* don't include this page in a dump */
389 #define PG_UNHOLDFREE   0x0100          /* delayed free of a held page */
390
391 /*
392  * Misc constants.
393  */
394 #define ACT_DECLINE             1
395 #define ACT_ADVANCE             3
396 #define ACT_INIT                5
397 #define ACT_MAX                 64
398
399 #ifdef _KERNEL
400
401 #include <sys/systm.h>
402
403 #include <machine/atomic.h>
404
405 /*
406  * Each pageable resident page falls into one of five lists:
407  *
408  *      free
409  *              Available for allocation now.
410  *
411  *      inactive
412  *              Low activity, candidates for reclamation.
413  *              This list is approximately LRU ordered.
414  *
415  *      laundry
416  *              This is the list of pages that should be
417  *              paged out next.
418  *
419  *      unswappable
420  *              Dirty anonymous pages that cannot be paged
421  *              out because no swap device is configured.
422  *
423  *      active
424  *              Pages that are "active", i.e., they have been
425  *              recently referenced.
426  *
427  */
428
429 extern vm_page_t vm_page_array;         /* First resident page in table */
430 extern long vm_page_array_size;         /* number of vm_page_t's */
431 extern long first_page;                 /* first physical page number */
432
433 #define VM_PAGE_TO_PHYS(entry)  ((entry)->phys_addr)
434
435 /*
436  * PHYS_TO_VM_PAGE() returns the vm_page_t object that represents a memory
437  * page to which the given physical address belongs. The correct vm_page_t
438  * object is returned for addresses that are not page-aligned.
439  */
440 vm_page_t PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa);
441
442 /*
443  * Page allocation parameters for vm_page for the functions
444  * vm_page_alloc(), vm_page_grab(), vm_page_alloc_contig() and
445  * vm_page_alloc_freelist().  Some functions support only a subset
446  * of the flags, and ignore others, see the flags legend.
447  *
448  * The meaning of VM_ALLOC_ZERO differs slightly between the vm_page_alloc*()
449  * and the vm_page_grab*() functions.  See these functions for details.
450  *
451  * Bits 0 - 1 define class.
452  * Bits 2 - 15 dedicated for flags.
453  * Legend:
454  * (a) - vm_page_alloc() supports the flag.
455  * (c) - vm_page_alloc_contig() supports the flag.
456  * (f) - vm_page_alloc_freelist() supports the flag.
457  * (g) - vm_page_grab() supports the flag.
458  * (p) - vm_page_grab_pages() supports the flag.
459  * Bits above 15 define the count of additional pages that the caller
460  * intends to allocate.
461  */
462 #define VM_ALLOC_NORMAL         0
463 #define VM_ALLOC_INTERRUPT      1
464 #define VM_ALLOC_SYSTEM         2
465 #define VM_ALLOC_CLASS_MASK     3
466 #define VM_ALLOC_WAITOK         0x0008  /* (acf) Sleep and retry */
467 #define VM_ALLOC_WAITFAIL       0x0010  /* (acf) Sleep and return error */
468 #define VM_ALLOC_WIRED          0x0020  /* (acfgp) Allocate a wired page */
469 #define VM_ALLOC_ZERO           0x0040  /* (acfgp) Allocate a prezeroed page */
470 #define VM_ALLOC_NOOBJ          0x0100  /* (acg) No associated object */
471 #define VM_ALLOC_NOBUSY         0x0200  /* (acgp) Do not excl busy the page */
472 #define VM_ALLOC_IGN_SBUSY      0x1000  /* (gp) Ignore shared busy flag */
473 #define VM_ALLOC_NODUMP         0x2000  /* (ag) don't include in dump */
474 #define VM_ALLOC_SBUSY          0x4000  /* (acgp) Shared busy the page */
475 #define VM_ALLOC_NOWAIT         0x8000  /* (acfgp) Do not sleep */
476 #define VM_ALLOC_COUNT_SHIFT    16
477 #define VM_ALLOC_COUNT(count)   ((count) << VM_ALLOC_COUNT_SHIFT)
478
479 #ifdef M_NOWAIT
480 static inline int
481 malloc2vm_flags(int malloc_flags)
482 {
483         int pflags;
484
485         KASSERT((malloc_flags & M_USE_RESERVE) == 0 ||
486             (malloc_flags & M_NOWAIT) != 0,
487             ("M_USE_RESERVE requires M_NOWAIT"));
488         pflags = (malloc_flags & M_USE_RESERVE) != 0 ? VM_ALLOC_INTERRUPT :
489             VM_ALLOC_SYSTEM;
490         if ((malloc_flags & M_ZERO) != 0)
491                 pflags |= VM_ALLOC_ZERO;
492         if ((malloc_flags & M_NODUMP) != 0)
493                 pflags |= VM_ALLOC_NODUMP;
494         if ((malloc_flags & M_NOWAIT))
495                 pflags |= VM_ALLOC_NOWAIT;
496         if ((malloc_flags & M_WAITOK))
497                 pflags |= VM_ALLOC_WAITOK;
498         return (pflags);
499 }
500 #endif
501
502 /*
503  * Predicates supported by vm_page_ps_test():
504  *
505  *      PS_ALL_DIRTY is true only if the entire (super)page is dirty.
506  *      However, it can be spuriously false when the (super)page has become
507  *      dirty in the pmap but that information has not been propagated to the
508  *      machine-independent layer.
509  */
510 #define PS_ALL_DIRTY    0x1
511 #define PS_ALL_VALID    0x2
512 #define PS_NONE_BUSY    0x4
513
514 void vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m);
515 void vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *msg, bool nonshared);
516 void vm_page_flash(vm_page_t m);
517 void vm_page_hold(vm_page_t mem);
518 void vm_page_unhold(vm_page_t mem);
519 void vm_page_free(vm_page_t m);
520 void vm_page_free_zero(vm_page_t m);
521
522 void vm_page_activate (vm_page_t);
523 void vm_page_advise(vm_page_t m, int advice);
524 vm_page_t vm_page_alloc(vm_object_t, vm_pindex_t, int);
525 vm_page_t vm_page_alloc_domain(vm_object_t, vm_pindex_t, int, int);
526 vm_page_t vm_page_alloc_after(vm_object_t, vm_pindex_t, int, vm_page_t);
527 vm_page_t vm_page_alloc_domain_after(vm_object_t, vm_pindex_t, int, int,
528     vm_page_t);
529 vm_page_t vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
530     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
531     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr);
532 vm_page_t vm_page_alloc_contig_domain(vm_object_t object,
533     vm_pindex_t pindex, int domain, int req, u_long npages, vm_paddr_t low,
534     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary,
535     vm_memattr_t memattr);
536 vm_page_t vm_page_alloc_freelist(int, int);
537 vm_page_t vm_page_alloc_freelist_domain(int, int, int);
538 bool vm_page_blacklist_add(vm_paddr_t pa, bool verbose);
539 void vm_page_change_lock(vm_page_t m, struct mtx **mtx);
540 vm_page_t vm_page_grab (vm_object_t, vm_pindex_t, int);
541 int vm_page_grab_pages(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags,
542     vm_page_t *ma, int count);
543 void vm_page_deactivate(vm_page_t);
544 void vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t);
545 void vm_page_dequeue(vm_page_t m);
546 void vm_page_dequeue_deferred(vm_page_t m);
547 void vm_page_drain_pqbatch(void);
548 vm_page_t vm_page_find_least(vm_object_t, vm_pindex_t);
549 bool vm_page_free_prep(vm_page_t m);
550 vm_page_t vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr);
551 void vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr);
552 int vm_page_insert (vm_page_t, vm_object_t, vm_pindex_t);
553 void vm_page_launder(vm_page_t m);
554 vm_page_t vm_page_lookup (vm_object_t, vm_pindex_t);
555 vm_page_t vm_page_next(vm_page_t m);
556 int vm_page_pa_tryrelock(pmap_t, vm_paddr_t, vm_paddr_t *);
557 vm_page_t vm_page_prev(vm_page_t m);
558 bool vm_page_ps_test(vm_page_t m, int flags, vm_page_t skip_m);
559 void vm_page_putfake(vm_page_t m);
560 void vm_page_readahead_finish(vm_page_t m);
561 bool vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low,
562     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary);
563 bool vm_page_reclaim_contig_domain(int domain, int req, u_long npages,
564     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary);
565 void vm_page_reference(vm_page_t m);
566 #define VPR_TRYFREE     0x01
567 #define VPR_NOREUSE     0x02
568 void vm_page_release(vm_page_t m, int flags);
569 void vm_page_release_locked(vm_page_t m, int flags);
570 bool vm_page_remove(vm_page_t);
571 int vm_page_rename(vm_page_t, vm_object_t, vm_pindex_t);
572 vm_page_t vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object,
573     vm_pindex_t pindex);
574 void vm_page_requeue(vm_page_t m);
575 int vm_page_sbusied(vm_page_t m);
576 vm_page_t vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start,
577     vm_page_t m_end, u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options);
578 void vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size);
579 int vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg);
580 vm_offset_t vm_page_startup(vm_offset_t vaddr);
581 void vm_page_sunbusy(vm_page_t m);
582 int vm_page_trysbusy(vm_page_t m);
583 void vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count);
584 void vm_page_unswappable(vm_page_t m);
585 bool vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue);
586 bool vm_page_unwire_noq(vm_page_t m);
587 void vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr);
588 void vm_page_wire (vm_page_t);
589 void vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m);
590 void vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m);
591 void vm_page_set_validclean (vm_page_t, int, int);
592 void vm_page_clear_dirty (vm_page_t, int, int);
593 void vm_page_set_invalid (vm_page_t, int, int);
594 int vm_page_is_valid (vm_page_t, int, int);
595 void vm_page_test_dirty (vm_page_t);
596 vm_page_bits_t vm_page_bits(int base, int size);
597 void vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid);
598 void vm_page_free_toq(vm_page_t m);
599 void vm_page_free_pages_toq(struct spglist *free, bool update_wire_count);
600
601 void vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m);
602 void vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line);
603 void vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line);
604 int vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line);
605 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
606 void vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line);
607 void vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line);
608 #endif
609
610 #define vm_page_assert_sbusied(m)                                       \
611         KASSERT(vm_page_sbusied(m),                                     \
612             ("vm_page_assert_sbusied: page %p not shared busy @ %s:%d", \
613             (m), __FILE__, __LINE__))
614
615 #define vm_page_assert_unbusied(m)                                      \
616         KASSERT(!vm_page_busied(m),                                     \
617             ("vm_page_assert_unbusied: page %p busy @ %s:%d",           \
618             (m), __FILE__, __LINE__))
619
620 #define vm_page_assert_xbusied(m)                                       \
621         KASSERT(vm_page_xbusied(m),                                     \
622             ("vm_page_assert_xbusied: page %p not exclusive busy @ %s:%d", \
623             (m), __FILE__, __LINE__))
624
625 #define vm_page_busied(m)                                               \
626         ((m)->busy_lock != VPB_UNBUSIED)
627
628 #define vm_page_sbusy(m) do {                                           \
629         if (!vm_page_trysbusy(m))                                       \
630                 panic("%s: page %p failed shared busying", __func__,    \
631                     (m));                                               \
632 } while (0)
633
634 #define vm_page_tryxbusy(m)                                             \
635         (atomic_cmpset_acq_int(&(m)->busy_lock, VPB_UNBUSIED,           \
636             VPB_SINGLE_EXCLUSIVER))
637
638 #define vm_page_xbusied(m)                                              \
639         (((m)->busy_lock & VPB_SINGLE_EXCLUSIVER) != 0)
640
641 #define vm_page_xbusy(m) do {                                           \
642         if (!vm_page_tryxbusy(m))                                       \
643                 panic("%s: page %p failed exclusive busying", __func__, \
644                     (m));                                               \
645 } while (0)
646
647 /* Note: page m's lock must not be owned by the caller. */
648 #define vm_page_xunbusy(m) do {                                         \
649         if (!atomic_cmpset_rel_int(&(m)->busy_lock,                     \
650             VPB_SINGLE_EXCLUSIVER, VPB_UNBUSIED))                       \
651                 vm_page_xunbusy_hard(m);                                \
652 } while (0)
653
654 #ifdef INVARIANTS
655 void vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m);
656 #define VM_PAGE_OBJECT_LOCK_ASSERT(m)   vm_page_object_lock_assert(m)
657 void vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits);
658 #define VM_PAGE_ASSERT_PGA_WRITEABLE(m, bits)                           \
659         vm_page_assert_pga_writeable(m, bits)
660 #else
661 #define VM_PAGE_OBJECT_LOCK_ASSERT(m)   (void)0
662 #define VM_PAGE_ASSERT_PGA_WRITEABLE(m, bits)   (void)0
663 #endif
664
665 /*
666  * We want to use atomic updates for the aflags field, which is 8 bits wide.
667  * However, not all architectures support atomic operations on 8-bit
668  * destinations.  In order that we can easily use a 32-bit operation, we
669  * require that the aflags field be 32-bit aligned.
670  */
671 CTASSERT(offsetof(struct vm_page, aflags) % sizeof(uint32_t) == 0);
672
673 /*
674  *      Clear the given bits in the specified page.
675  */
676 static inline void
677 vm_page_aflag_clear(vm_page_t m, uint8_t bits)
678 {
679         uint32_t *addr, val;
680
681         /*
682          * The PGA_REFERENCED flag can only be cleared if the page is locked.
683          */
684         if ((bits & PGA_REFERENCED) != 0)
685                 vm_page_assert_locked(m);
686
687         /*
688          * Access the whole 32-bit word containing the aflags field with an
689          * atomic update.  Parallel non-atomic updates to the other fields
690          * within this word are handled properly by the atomic update.
691          */
692         addr = (void *)&m->aflags;
693         KASSERT(((uintptr_t)addr & (sizeof(uint32_t) - 1)) == 0,
694             ("vm_page_aflag_clear: aflags is misaligned"));
695         val = bits;
696 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
697         val <<= 24;
698 #endif
699         atomic_clear_32(addr, val);
700 }
701
702 /*
703  *      Set the given bits in the specified page.
704  */
705 static inline void
706 vm_page_aflag_set(vm_page_t m, uint8_t bits)
707 {
708         uint32_t *addr, val;
709
710         VM_PAGE_ASSERT_PGA_WRITEABLE(m, bits);
711
712         /*
713          * Access the whole 32-bit word containing the aflags field with an
714          * atomic update.  Parallel non-atomic updates to the other fields
715          * within this word are handled properly by the atomic update.
716          */
717         addr = (void *)&m->aflags;
718         KASSERT(((uintptr_t)addr & (sizeof(uint32_t) - 1)) == 0,
719             ("vm_page_aflag_set: aflags is misaligned"));
720         val = bits;
721 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
722         val <<= 24;
723 #endif
724         atomic_set_32(addr, val);
725
726
727 /*
728  *      vm_page_dirty:
729  *
730  *      Set all bits in the page's dirty field.
731  *
732  *      The object containing the specified page must be locked if the
733  *      call is made from the machine-independent layer.
734  *
735  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
736  */
737 static __inline void
738 vm_page_dirty(vm_page_t m)
739 {
740
741         /* Use vm_page_dirty_KBI() under INVARIANTS to save memory. */
742 #if (defined(KLD_MODULE) && !defined(KLD_TIED)) || defined(INVARIANTS)
743         vm_page_dirty_KBI(m);
744 #else
745         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
746 #endif
747 }
748
749 /*
750  *      vm_page_undirty:
751  *
752  *      Set page to not be dirty.  Note: does not clear pmap modify bits
753  */
754 static __inline void
755 vm_page_undirty(vm_page_t m)
756 {
757
758         VM_PAGE_OBJECT_LOCK_ASSERT(m);
759         m->dirty = 0;
760 }
761
762 static inline void
763 vm_page_replace_checked(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
764     vm_page_t mold)
765 {
766         vm_page_t mret;
767
768         mret = vm_page_replace(mnew, object, pindex);
769         KASSERT(mret == mold,
770             ("invalid page replacement, mold=%p, mret=%p", mold, mret));
771
772         /* Unused if !INVARIANTS. */
773         (void)mold;
774         (void)mret;
775 }
776
777 /*
778  *      vm_page_queue:
779  *
780  *      Return the index of the queue containing m.  This index is guaranteed
781  *      not to change while the page lock is held.
782  */
783 static inline uint8_t
784 vm_page_queue(vm_page_t m)
785 {
786
787         vm_page_assert_locked(m);
788
789         if ((m->aflags & PGA_DEQUEUE) != 0)
790                 return (PQ_NONE);
791         atomic_thread_fence_acq();
792         return (m->queue);
793 }
794
795 static inline bool
796 vm_page_active(vm_page_t m)
797 {
798
799         return (vm_page_queue(m) == PQ_ACTIVE);
800 }
801
802 static inline bool
803 vm_page_inactive(vm_page_t m)
804 {
805
806         return (vm_page_queue(m) == PQ_INACTIVE);
807 }
808
809 static inline bool
810 vm_page_in_laundry(vm_page_t m)
811 {
812         uint8_t queue;
813
814         queue = vm_page_queue(m);
815         return (queue == PQ_LAUNDRY || queue == PQ_UNSWAPPABLE);
816 }
817
818 /*
819  *      vm_page_held:
820  *
821  *      Return true if a reference prevents the page from being reclaimable.
822  */
823 static inline bool
824 vm_page_held(vm_page_t m)
825 {
826
827         return (m->hold_count > 0 || m->wire_count > 0);
828 }
829
830 static inline bool
831 vm_page_wired(vm_page_t m)
832 {
833
834         return (m->wire_count > 0);
835 }
836
837 #endif                          /* _KERNEL */
838 #endif                          /* !_VM_PAGE_ */