]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
MFS11 r341401: Update the free page count when blacklisting pages.
[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/smp.h>
103 #include <sys/sysctl.h>
104 #include <sys/vmmeter.h>
105 #include <sys/vnode.h>
106
107 #include <vm/vm.h>
108 #include <vm/pmap.h>
109 #include <vm/vm_param.h>
110 #include <vm/vm_kern.h>
111 #include <vm/vm_object.h>
112 #include <vm/vm_page.h>
113 #include <vm/vm_pageout.h>
114 #include <vm/vm_pager.h>
115 #include <vm/vm_phys.h>
116 #include <vm/vm_radix.h>
117 #include <vm/vm_reserv.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/uma.h>
120 #include <vm/uma_int.h>
121
122 #include <machine/md_var.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128
129 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
130 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line vm_page_queue_free_mtx;
131
132 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
133
134 vm_page_t vm_page_array;
135 long vm_page_array_size;
136 long first_page;
137 int vm_page_zero_count;
138
139 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
140 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
141     &boot_pages, 0,
142     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
143
144 static int pa_tryrelock_restart;
145 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
146     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
147
148 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
149 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
150 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
151     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
152
153 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
154 static int vm_pageout_pages_needed;
155
156 static uma_zone_t fakepg_zone;
157
158 static void vm_page_alloc_check(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_phys(vm_page_t m);
162 static void vm_page_free_wakeup(void);
163 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
164 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
165     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
166 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
167     vm_page_t mpred);
168 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
169     vm_paddr_t high);
170 static int vm_page_alloc_fail(vm_object_t object, int req);
171
172 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
173
174 static void
175 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
176 {
177
178         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
179             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
180 }
181
182 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
183 #if PAGE_SIZE == 32768
184 #ifdef CTASSERT
185 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
186 #endif
187 #endif
188
189 /*
190  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
191  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
192  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
193  * the virtual to physical mapping has changed.
194  */
195 int
196 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
197 {
198         vm_paddr_t lockpa;
199
200         lockpa = *locked;
201         *locked = pa;
202         if (lockpa) {
203                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
204                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
205                         return (0);
206                 PA_UNLOCK(lockpa);
207         }
208         if (PA_TRYLOCK(pa))
209                 return (0);
210         PMAP_UNLOCK(pmap);
211         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
212         PA_LOCK(pa);
213         PMAP_LOCK(pmap);
214         return (EAGAIN);
215 }
216
217 /*
218  *      vm_set_page_size:
219  *
220  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
221  *      size.  Must be called before any use of page-size
222  *      dependent functions.
223  */
224 void
225 vm_set_page_size(void)
226 {
227         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
228                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
229         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
230                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
231 }
232
233 /*
234  *      vm_page_blacklist_next:
235  *
236  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
237  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
238  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
239  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
240  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
241  */
242 static vm_paddr_t
243 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
244 {
245         vm_paddr_t bad;
246         char *cp, *pos;
247
248         if (list == NULL || *list == NULL)
249                 return (0);
250         if (**list =='\0') {
251                 *list = NULL;
252                 return (0);
253         }
254
255         /*
256          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
257          * the kenv and we know it's null-terminated.
258          */
259         if (end == NULL)
260                 end = *list + strlen(*list);
261
262         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
263         if (*end != '\0') {
264                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
265                         *end = '\0';
266                 else {
267                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
268                         *list = NULL;
269                         return (0);
270                 }
271         }
272
273         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
274                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
275                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
276                         if (bad == 0) {
277                                 if (++cp < end)
278                                         continue;
279                                 else
280                                         break;
281                         }
282                 } else
283                         break;
284                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
285                         *list = NULL;
286                 else
287                         *list = cp;
288                 return (trunc_page(bad));
289         }
290         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
291         *list = NULL;
292         return (0);
293 }
294
295 bool
296 vm_page_blacklist_add(vm_paddr_t pa, bool verbose)
297 {
298         vm_page_t m;
299         int ret;
300
301         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
302         if (m == NULL)
303                 return (true); /* page does not exist, no failure */
304
305         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
306         ret = vm_phys_unfree_page(m);
307         if (ret != 0)
308                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
309         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
310         if (ret != 0) {
311                 TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
312                 if (verbose)
313                         printf("Skipping page with pa 0x%jx\n", (uintmax_t)pa);
314         }
315         return (ret);
316 }
317
318 /*
319  *      vm_page_blacklist_check:
320  *
321  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
322  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
323  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
324  */
325 static void
326 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
327 {
328         vm_paddr_t pa;
329         char *next;
330
331         next = list;
332         while (next != NULL) {
333                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
334                         continue;
335                 vm_page_blacklist_add(pa, bootverbose);
336         }
337 }
338
339 /*
340  *      vm_page_blacklist_load:
341  *
342  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
343  *      plain text file provided by the user via the loader directive
344  *      of the same name.
345  */
346 static void
347 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
348 {
349         void *mod;
350         u_char *ptr;
351         u_int len;
352
353         mod = NULL;
354         ptr = NULL;
355
356         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
357         if (mod != NULL) {
358                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
359                 len = preload_fetch_size(mod);
360         }
361         *list = ptr;
362         if (ptr != NULL)
363                 *end = ptr + len;
364         else
365                 *end = NULL;
366         return;
367 }
368
369 static int
370 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
371 {
372         vm_page_t m;
373         struct sbuf sbuf;
374         int error, first;
375
376         first = 1;
377         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
378         if (error != 0)
379                 return (error);
380         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
381         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
382                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
383                     (uintmax_t)m->phys_addr);
384                 first = 0;
385         }
386         error = sbuf_finish(&sbuf);
387         sbuf_delete(&sbuf);
388         return (error);
389 }
390
391 static void
392 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
393 {
394         struct vm_pagequeue *pq;
395         int i;
396
397         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
398             "vm inactive pagequeue";
399         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
400             &vm_cnt.v_inactive_count;
401         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
402             "vm active pagequeue";
403         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
404             &vm_cnt.v_active_count;
405         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_name) =
406             "vm laundry pagequeue";
407         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_vcnt) =
408             &vm_cnt.v_laundry_count;
409         vmd->vmd_page_count = 0;
410         vmd->vmd_free_count = 0;
411         vmd->vmd_segs = 0;
412         vmd->vmd_oom = FALSE;
413         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
414                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
415                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
416                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
417                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
418         }
419 }
420
421 /*
422  * Initialize a physical page in preparation for adding it to the free
423  * lists.
424  */
425 static void
426 vm_page_init_page(vm_page_t m, vm_paddr_t pa, int segind)
427 {
428
429         m->object = NULL;
430         m->wire_count = 0;
431         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
432         m->hold_count = 0;
433         m->flags = 0;
434         m->phys_addr = pa;
435         m->queue = PQ_NONE;
436         m->psind = 0;
437         m->segind = segind;
438         m->order = VM_NFREEORDER;
439         m->pool = VM_FREEPOOL_DEFAULT;
440         m->valid = m->dirty = 0;
441         pmap_page_init(m);
442 }
443
444 /*
445  *      vm_page_startup:
446  *
447  *      Initializes the resident memory module.  Allocates physical memory for
448  *      bootstrapping UMA and some data structures that are used to manage
449  *      physical pages.  Initializes these structures, and populates the free
450  *      page queues.
451  */
452 vm_offset_t
453 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
454 {
455         struct vm_domain *vmd;
456         struct vm_phys_seg *seg;
457         vm_page_t m;
458         char *list, *listend;
459         vm_offset_t mapped;
460         vm_paddr_t end, high_avail, low_avail, new_end, page_range, size;
461         vm_paddr_t biggestsize, last_pa, pa;
462         u_long pagecount;
463         int biggestone, i, pages_per_zone, segind;
464
465         biggestsize = 0;
466         biggestone = 0;
467         vaddr = round_page(vaddr);
468
469         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
470                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
471                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
472         }
473         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
474                 size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
475                 if (size > biggestsize) {
476                         biggestone = i;
477                         biggestsize = size;
478                 }
479         }
480
481         end = phys_avail[biggestone+1];
482
483         /*
484          * Initialize the page and queue locks.
485          */
486         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
487         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
488                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
489         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
490                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
491
492         /*
493          * Almost all of the pages needed for bootstrapping UMA are used
494          * for zone structures, so if the number of CPUs results in those
495          * structures taking more than one page each, we set aside more pages
496          * in proportion to the zone structure size.
497          */
498         pages_per_zone = howmany(sizeof(struct uma_zone) +
499             sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1) +
500             roundup2(sizeof(struct uma_slab), sizeof(void *)), UMA_SLAB_SIZE);
501         if (pages_per_zone > 1) {
502                 /* Reserve more pages so that we don't run out. */
503                 boot_pages = UMA_BOOT_PAGES_ZONES * pages_per_zone;
504         }
505
506         /*
507          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
508          * allocator.
509          *
510          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
511          * manually fetch the value.
512          */
513         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
514         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
515         new_end = trunc_page(new_end);
516         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
517             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
518         bzero((void *)mapped, end - new_end);
519         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
520
521 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
522     defined(__i386__) || defined(__mips__)
523         /*
524          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
525          * needs to be included in a minidump.
526          *
527          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
528          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
529          *
530          * However, i386 still needs this workspace internally within the
531          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
532          * included should the sf_buf code decide to use them.
533          */
534         last_pa = 0;
535         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
536                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
537                         last_pa = dump_avail[i + 1];
538         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
539         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
540         new_end -= vm_page_dump_size;
541         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
542             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
543         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
544 #else
545         (void)last_pa;
546 #endif
547 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
548         /*
549          * Include the UMA bootstrap pages and vm_page_dump in a crash dump.
550          * When pmap_map() uses the direct map, they are not automatically 
551          * included.
552          */
553         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
554                 dump_add_page(pa);
555 #endif
556         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
557 #ifdef __amd64__
558         /*
559          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
560          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
561          * through the direct map, they are not automatically included.
562          */
563         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
564         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
565         while (pa < last_pa) {
566                 dump_add_page(pa);
567                 pa += PAGE_SIZE;
568         }
569 #endif
570         /*
571          * Compute the number of pages of memory that will be available for
572          * use, taking into account the overhead of a page structure per page.
573          * In other words, solve
574          *      "available physical memory" - round_page(page_range *
575          *          sizeof(struct vm_page)) = page_range * PAGE_SIZE 
576          * for page_range.  
577          */
578         low_avail = phys_avail[0];
579         high_avail = phys_avail[1];
580         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
581                 if (vm_phys_segs[i].start < low_avail)
582                         low_avail = vm_phys_segs[i].start;
583                 if (vm_phys_segs[i].end > high_avail)
584                         high_avail = vm_phys_segs[i].end;
585         }
586         /* Skip the first chunk.  It is already accounted for. */
587         for (i = 2; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
588                 if (phys_avail[i] < low_avail)
589                         low_avail = phys_avail[i];
590                 if (phys_avail[i + 1] > high_avail)
591                         high_avail = phys_avail[i + 1];
592         }
593         first_page = low_avail / PAGE_SIZE;
594 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
595         size = 0;
596         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++)
597                 size += vm_phys_segs[i].end - vm_phys_segs[i].start;
598         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
599                 size += phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
600 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
601         size = high_avail - low_avail;
602 #else
603 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
604 #endif
605
606 #ifdef VM_PHYSSEG_DENSE
607         /*
608          * In the VM_PHYSSEG_DENSE case, the number of pages can account for
609          * the overhead of a page structure per page only if vm_page_array is
610          * allocated from the last physical memory chunk.  Otherwise, we must
611          * allocate page structures representing the physical memory
612          * underlying vm_page_array, even though they will not be used.
613          */
614         if (new_end != high_avail)
615                 page_range = size / PAGE_SIZE;
616         else
617 #endif
618         {
619                 page_range = size / (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page));
620
621                 /*
622                  * If the partial bytes remaining are large enough for
623                  * a page (PAGE_SIZE) without a corresponding
624                  * 'struct vm_page', then new_end will contain an
625                  * extra page after subtracting the length of the VM
626                  * page array.  Compensate by subtracting an extra
627                  * page from new_end.
628                  */
629                 if (size % (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page)) >= PAGE_SIZE) {
630                         if (new_end == high_avail)
631                                 high_avail -= PAGE_SIZE;
632                         new_end -= PAGE_SIZE;
633                 }
634         }
635         end = new_end;
636
637         /*
638          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
639          * However, because this page is allocated from KVM, out-of-bounds
640          * accesses using the direct map will not be trapped.
641          */
642         vaddr += PAGE_SIZE;
643
644         /*
645          * Allocate physical memory for the page structures, and map it.
646          */
647         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
648         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
649             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
650         vm_page_array = (vm_page_t)mapped;
651         vm_page_array_size = page_range;
652
653 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
654         /*
655          * Allocate physical memory for the reservation management system's
656          * data structures, and map it.
657          */
658         if (high_avail == end)
659                 high_avail = new_end;
660         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_avail);
661 #endif
662 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
663         /*
664          * Include vm_page_array and vm_reserv_array in a crash dump.
665          */
666         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
667                 dump_add_page(pa);
668 #endif
669         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
670
671         /*
672          * Add physical memory segments corresponding to the available
673          * physical pages.
674          */
675         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
676                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
677
678         /*
679          * Initialize the physical memory allocator.
680          */
681         vm_phys_init();
682
683         /*
684          * Initialize the page structures and add every available page to the
685          * physical memory allocator's free lists.
686          */
687         vm_cnt.v_page_count = 0;
688         vm_cnt.v_free_count = 0;
689         for (segind = 0; segind < vm_phys_nsegs; segind++) {
690                 seg = &vm_phys_segs[segind];
691                 for (m = seg->first_page, pa = seg->start; pa < seg->end;
692                     m++, pa += PAGE_SIZE)
693                         vm_page_init_page(m, pa, segind);
694
695                 /*
696                  * Add the segment to the free lists only if it is covered by
697                  * one of the ranges in phys_avail.  Because we've added the
698                  * ranges to the vm_phys_segs array, we can assume that each
699                  * segment is either entirely contained in one of the ranges,
700                  * or doesn't overlap any of them.
701                  */
702                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
703                         if (seg->start < phys_avail[i] ||
704                             seg->end > phys_avail[i + 1])
705                                 continue;
706
707                         m = seg->first_page;
708                         pagecount = (u_long)atop(seg->end - seg->start);
709
710                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
711                         vm_phys_free_contig(m, pagecount);
712                         vm_phys_freecnt_adj(m, (int)pagecount);
713                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
714                         vm_cnt.v_page_count += (u_int)pagecount;
715
716                         vmd = &vm_dom[seg->domain];
717                         vmd->vmd_page_count += (u_int)pagecount;
718                         vmd->vmd_segs |= 1UL << m->segind;
719                         break;
720                 }
721         }
722
723         /*
724          * Remove blacklisted pages from the physical memory allocator.
725          */
726         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
727         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
728         vm_page_blacklist_check(list, listend);
729
730         list = kern_getenv("vm.blacklist");
731         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
732
733         freeenv(list);
734 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
735         /*
736          * Initialize the reservation management system.
737          */
738         vm_reserv_init();
739 #endif
740         return (vaddr);
741 }
742
743 void
744 vm_page_reference(vm_page_t m)
745 {
746
747         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
748 }
749
750 /*
751  *      vm_page_busy_downgrade:
752  *
753  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
754  */
755 void
756 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
757 {
758         u_int x;
759         bool locked;
760
761         vm_page_assert_xbusied(m);
762         locked = mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
763
764         for (;;) {
765                 x = m->busy_lock;
766                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
767                 if (x != 0 && !locked)
768                         vm_page_lock(m);
769                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
770                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1)))
771                         break;
772                 if (x != 0 && !locked)
773                         vm_page_unlock(m);
774         }
775         if (x != 0) {
776                 wakeup(m);
777                 if (!locked)
778                         vm_page_unlock(m);
779         }
780 }
781
782 /*
783  *      vm_page_sbusied:
784  *
785  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
786  */
787 int
788 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
789 {
790         u_int x;
791
792         x = m->busy_lock;
793         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
794 }
795
796 /*
797  *      vm_page_sunbusy:
798  *
799  *      Shared unbusy a page.
800  */
801 void
802 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
803 {
804         u_int x;
805
806         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
807         vm_page_assert_sbusied(m);
808
809         for (;;) {
810                 x = m->busy_lock;
811                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
812                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
813                             x - VPB_ONE_SHARER))
814                                 break;
815                         continue;
816                 }
817                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
818                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
819                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
820                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
821                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
822                                 break;
823                         continue;
824                 }
825                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
826                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
827
828                 vm_page_lock(m);
829                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
830                         vm_page_unlock(m);
831                         continue;
832                 }
833                 wakeup(m);
834                 vm_page_unlock(m);
835                 break;
836         }
837 }
838
839 /*
840  *      vm_page_busy_sleep:
841  *
842  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
843  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
844  *
845  *      The given page must be locked.
846  *
847  *      If nonshared is true, sleep only if the page is xbusy.
848  */
849 void
850 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg, bool nonshared)
851 {
852         u_int x;
853
854         vm_page_assert_locked(m);
855
856         x = m->busy_lock;
857         if (x == VPB_UNBUSIED || (nonshared && (x & VPB_BIT_SHARED) != 0) ||
858             ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
859             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS))) {
860                 vm_page_unlock(m);
861                 return;
862         }
863         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
864 }
865
866 /*
867  *      vm_page_trysbusy:
868  *
869  *      Try to shared busy a page.
870  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
871  *      The operation never sleeps.
872  */
873 int
874 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
875 {
876         u_int x;
877
878         for (;;) {
879                 x = m->busy_lock;
880                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
881                         return (0);
882                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
883                         return (1);
884         }
885 }
886
887 static void
888 vm_page_xunbusy_locked(vm_page_t m)
889 {
890
891         vm_page_assert_xbusied(m);
892         vm_page_assert_locked(m);
893
894         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
895         /* There is a waiter, do wakeup() instead of vm_page_flash(). */
896         wakeup(m);
897 }
898
899 void
900 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
901 {
902         bool lockacq;
903
904         vm_page_assert_xbusied(m);
905
906         /*
907          * Fast path for unbusy.  If it succeeds, we know that there
908          * are no waiters, so we do not need a wakeup.
909          */
910         if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock, VPB_SINGLE_EXCLUSIVER,
911             VPB_UNBUSIED))
912                 return;
913
914         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
915         if (lockacq)
916                 vm_page_lock(m);
917         vm_page_xunbusy_locked(m);
918         if (lockacq)
919                 vm_page_unlock(m);
920 }
921
922 /*
923  *      vm_page_xunbusy_hard:
924  *
925  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
926  *      It is assumed that the waiters bit is on.
927  */
928 void
929 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
930 {
931
932         vm_page_assert_xbusied(m);
933
934         vm_page_lock(m);
935         vm_page_xunbusy_locked(m);
936         vm_page_unlock(m);
937 }
938
939 /*
940  *      vm_page_flash:
941  *
942  *      Wakeup anyone waiting for the page.
943  *      The ownership bits do not change.
944  *
945  *      The given page must be locked.
946  */
947 void
948 vm_page_flash(vm_page_t m)
949 {
950         u_int x;
951
952         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
953
954         for (;;) {
955                 x = m->busy_lock;
956                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
957                         return;
958                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
959                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
960                         break;
961         }
962         wakeup(m);
963 }
964
965 /*
966  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
967  */
968 void
969 vm_page_change_lock(vm_page_t m, struct mtx **mtx)
970 {
971         struct mtx *mtx1;
972
973         mtx1 = vm_page_lockptr(m);
974         if (*mtx == mtx1)
975                 return;
976         if (*mtx != NULL)
977                 mtx_unlock(*mtx);
978         *mtx = mtx1;
979         mtx_lock(mtx1);
980 }
981
982 /*
983  * Keep page from being freed by the page daemon
984  * much of the same effect as wiring, except much lower
985  * overhead and should be used only for *very* temporary
986  * holding ("wiring").
987  */
988 void
989 vm_page_hold(vm_page_t mem)
990 {
991
992         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
993         mem->hold_count++;
994 }
995
996 void
997 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
998 {
999
1000         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1001         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
1002         --mem->hold_count;
1003         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
1004                 vm_page_free_toq(mem);
1005 }
1006
1007 /*
1008  *      vm_page_unhold_pages:
1009  *
1010  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
1011  */
1012 void
1013 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
1014 {
1015         struct mtx *mtx;
1016
1017         mtx = NULL;
1018         for (; count != 0; count--) {
1019                 vm_page_change_lock(*ma, &mtx);
1020                 vm_page_unhold(*ma);
1021                 ma++;
1022         }
1023         if (mtx != NULL)
1024                 mtx_unlock(mtx);
1025 }
1026
1027 vm_page_t
1028 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
1029 {
1030         vm_page_t m;
1031
1032 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
1033         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
1034         if (m == NULL)
1035                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
1036         return (m);
1037 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
1038         long pi;
1039
1040         pi = atop(pa);
1041         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
1042                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
1043                 return (m);
1044         }
1045         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
1046 #else
1047 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
1048 #endif
1049 }
1050
1051 /*
1052  *      vm_page_getfake:
1053  *
1054  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
1055  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
1056  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
1057  */
1058 vm_page_t
1059 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1060 {
1061         vm_page_t m;
1062
1063         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1064         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
1065         return (m);
1066 }
1067
1068 void
1069 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1070 {
1071
1072         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1073                 /*
1074                  * The page's memattr might have changed since the
1075                  * previous initialization.  Update the pmap to the
1076                  * new memattr.
1077                  */
1078                 goto memattr;
1079         }
1080         m->phys_addr = paddr;
1081         m->queue = PQ_NONE;
1082         /* Fictitious pages don't use "segind". */
1083         m->flags = PG_FICTITIOUS;
1084         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
1085         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1086         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1087         m->wire_count = 1;
1088         pmap_page_init(m);
1089 memattr:
1090         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1091 }
1092
1093 /*
1094  *      vm_page_putfake:
1095  *
1096  *      Release a fictitious page.
1097  */
1098 void
1099 vm_page_putfake(vm_page_t m)
1100 {
1101
1102         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
1103         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1104             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
1105         uma_zfree(fakepg_zone, m);
1106 }
1107
1108 /*
1109  *      vm_page_updatefake:
1110  *
1111  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
1112  *      memory attribute.
1113  */
1114 void
1115 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1116 {
1117
1118         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1119             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1120         m->phys_addr = paddr;
1121         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1122 }
1123
1124 /*
1125  *      vm_page_free:
1126  *
1127  *      Free a page.
1128  */
1129 void
1130 vm_page_free(vm_page_t m)
1131 {
1132
1133         m->flags &= ~PG_ZERO;
1134         vm_page_free_toq(m);
1135 }
1136
1137 /*
1138  *      vm_page_free_zero:
1139  *
1140  *      Free a page to the zerod-pages queue
1141  */
1142 void
1143 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1144 {
1145
1146         m->flags |= PG_ZERO;
1147         vm_page_free_toq(m);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Unbusy and handle the page queueing for a page from a getpages request that
1152  * was optionally read ahead or behind.
1153  */
1154 void
1155 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1156 {
1157
1158         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1159         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1160
1161         /*
1162          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1163          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1164          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1165          * unless the page is wanted by another thread.
1166          */
1167         vm_page_lock(m);
1168         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1169                 vm_page_activate(m);
1170         else
1171                 vm_page_deactivate(m);
1172         vm_page_unlock(m);
1173         vm_page_xunbusy(m);
1174 }
1175
1176 /*
1177  *      vm_page_sleep_if_busy:
1178  *
1179  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1180  *      Returns TRUE if the thread slept.
1181  *
1182  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1183  *      be locked.
1184  */
1185 int
1186 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1187 {
1188         vm_object_t obj;
1189
1190         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1191         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1192
1193         if (vm_page_busied(m)) {
1194                 /*
1195                  * The page-specific object must be cached because page
1196                  * identity can change during the sleep, causing the
1197                  * re-lock of a different object.
1198                  * It is assumed that a reference to the object is already
1199                  * held by the callers.
1200                  */
1201                 obj = m->object;
1202                 vm_page_lock(m);
1203                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1204                 vm_page_busy_sleep(m, msg, false);
1205                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1206                 return (TRUE);
1207         }
1208         return (FALSE);
1209 }
1210
1211 /*
1212  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1213  *
1214  *      Set all bits in the page's dirty field.
1215  *
1216  *      The object containing the specified page must be locked if the
1217  *      call is made from the machine-independent layer.
1218  *
1219  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1220  *
1221  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1222  */
1223 void
1224 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1225 {
1226
1227         /* Refer to this operation by its public name. */
1228         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1229             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1230         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1231 }
1232
1233 /*
1234  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1235  *
1236  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1237  *
1238  *      The object must be locked.
1239  */
1240 int
1241 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1242 {
1243         vm_page_t mpred;
1244
1245         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1246         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1247         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1248 }
1249
1250 /*
1251  *      vm_page_insert_after:
1252  *
1253  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1254  *
1255  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1256  *      the specified object.
1257  *
1258  *      The object must be locked.
1259  */
1260 static int
1261 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1262     vm_page_t mpred)
1263 {
1264         vm_page_t msucc;
1265
1266         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1267         KASSERT(m->object == NULL,
1268             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1269         if (mpred != NULL) {
1270                 KASSERT(mpred->object == object,
1271                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1272                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1273                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1274                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1275         } else
1276                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1277         if (msucc != NULL)
1278                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1279                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1280
1281         /*
1282          * Record the object/offset pair in this page
1283          */
1284         m->object = object;
1285         m->pindex = pindex;
1286
1287         /*
1288          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1289          */
1290         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1291                 m->object = NULL;
1292                 m->pindex = 0;
1293                 return (1);
1294         }
1295         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1296         return (0);
1297 }
1298
1299 /*
1300  *      vm_page_insert_radixdone:
1301  *
1302  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1303  *      radix trie hooking.
1304  *
1305  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1306  *      specified object.
1307  *
1308  *      The object must be locked.
1309  */
1310 static void
1311 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1312 {
1313
1314         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1315         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1316             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1317         if (mpred != NULL) {
1318                 KASSERT(mpred->object == object,
1319                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1320                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1321                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1322         }
1323
1324         if (mpred != NULL)
1325                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1326         else
1327                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1328
1329         /*
1330          * Show that the object has one more resident page.
1331          */
1332         object->resident_page_count++;
1333
1334         /*
1335          * Hold the vnode until the last page is released.
1336          */
1337         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1338                 vhold(object->handle);
1339
1340         /*
1341          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1342          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1343          */
1344         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1345                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1346 }
1347
1348 /*
1349  *      vm_page_remove:
1350  *
1351  *      Removes the specified page from its containing object, but does not
1352  *      invalidate any backing storage.
1353  *
1354  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1355  */
1356 void
1357 vm_page_remove(vm_page_t m)
1358 {
1359         vm_object_t object;
1360         vm_page_t mrem;
1361
1362         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1363                 vm_page_assert_locked(m);
1364         if ((object = m->object) == NULL)
1365                 return;
1366         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1367         if (vm_page_xbusied(m))
1368                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1369         mrem = vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1370         KASSERT(mrem == m, ("removed page %p, expected page %p", mrem, m));
1371
1372         /*
1373          * Now remove from the object's list of backed pages.
1374          */
1375         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1376
1377         /*
1378          * And show that the object has one fewer resident page.
1379          */
1380         object->resident_page_count--;
1381
1382         /*
1383          * The vnode may now be recycled.
1384          */
1385         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1386                 vdrop(object->handle);
1387
1388         m->object = NULL;
1389 }
1390
1391 /*
1392  *      vm_page_lookup:
1393  *
1394  *      Returns the page associated with the object/offset
1395  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1396  *
1397  *      The object must be locked.
1398  */
1399 vm_page_t
1400 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1401 {
1402
1403         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1404         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1405 }
1406
1407 /*
1408  *      vm_page_find_least:
1409  *
1410  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1411  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1412  *
1413  *      The object must be locked.
1414  */
1415 vm_page_t
1416 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1417 {
1418         vm_page_t m;
1419
1420         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1421         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1422                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1423         return (m);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1428  * resident; if none is found, NULL is returned.
1429  *
1430  * The object must be locked.
1431  */
1432 vm_page_t
1433 vm_page_next(vm_page_t m)
1434 {
1435         vm_page_t next;
1436
1437         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1438         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL) {
1439                 MPASS(next->object == m->object);
1440                 if (next->pindex != m->pindex + 1)
1441                         next = NULL;
1442         }
1443         return (next);
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1448  * resident; if none is found, NULL is returned.
1449  *
1450  * The object must be locked.
1451  */
1452 vm_page_t
1453 vm_page_prev(vm_page_t m)
1454 {
1455         vm_page_t prev;
1456
1457         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1458         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL) {
1459                 MPASS(prev->object == m->object);
1460                 if (prev->pindex != m->pindex - 1)
1461                         prev = NULL;
1462         }
1463         return (prev);
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1468  * pindex which must be already present in the object.
1469  *
1470  * The existing page must not be on a paging queue.
1471  */
1472 vm_page_t
1473 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1474 {
1475         vm_page_t mold;
1476
1477         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1478         KASSERT(mnew->object == NULL,
1479             ("vm_page_replace: page %p already in object", mnew));
1480         KASSERT(mnew->queue == PQ_NONE,
1481             ("vm_page_replace: new page %p is on a paging queue", mnew));
1482
1483         /*
1484          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1485          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1486          * dance.  Double check such functions for more comments.
1487          */
1488
1489         mnew->object = object;
1490         mnew->pindex = pindex;
1491         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1492         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1493             ("vm_page_replace: old page %p is on a paging queue", mold));
1494
1495         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1496         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1497         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1498
1499         mold->object = NULL;
1500         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1501
1502         /*
1503          * The object's resident_page_count does not change because we have
1504          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1505          */
1506         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1507                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1508         return (mold);
1509 }
1510
1511 /*
1512  *      vm_page_rename:
1513  *
1514  *      Move the given memory entry from its
1515  *      current object to the specified target object/offset.
1516  *
1517  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1518  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1519  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1520  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1521  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1522  *
1523  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1524  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1525  *            swap.
1526  *
1527  *      The objects must be locked.
1528  */
1529 int
1530 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1531 {
1532         vm_page_t mpred;
1533         vm_pindex_t opidx;
1534
1535         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1536
1537         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1538         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1539             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1540
1541         /*
1542          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1543          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1544          * function.
1545          */
1546         opidx = m->pindex;
1547         m->pindex = new_pindex;
1548         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1549                 m->pindex = opidx;
1550                 return (1);
1551         }
1552
1553         /*
1554          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1555          * the listq iterator is tainted.
1556          */
1557         m->pindex = opidx;
1558         vm_page_lock(m);
1559         vm_page_remove(m);
1560
1561         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1562         m->pindex = new_pindex;
1563         m->object = new_object;
1564         vm_page_unlock(m);
1565         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1566         vm_page_dirty(m);
1567         return (0);
1568 }
1569
1570 /*
1571  *      vm_page_alloc:
1572  *
1573  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1574  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1575  *
1576  *      The caller must always specify an allocation class.
1577  *
1578  *      allocation classes:
1579  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1580  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1581  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1582  *
1583  *      optional allocation flags:
1584  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1585  *                              intends to allocate
1586  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1587  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1588  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1589  *                              should not be exclusive busy
1590  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1591  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1592  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1593  *
1594  *      This routine may not sleep.
1595  */
1596 vm_page_t
1597 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1598 {
1599
1600         return (vm_page_alloc_after(object, pindex, req, object != NULL ?
1601             vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) : NULL));
1602 }
1603
1604 /*
1605  * Allocate a page in the specified object with the given page index.  To
1606  * optimize insertion of the page into the object, the caller must also specifiy
1607  * the resident page in the object with largest index smaller than the given
1608  * page index, or NULL if no such page exists.
1609  */
1610 vm_page_t
1611 vm_page_alloc_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1612     vm_page_t mpred)
1613 {
1614         vm_page_t m;
1615         int flags, req_class;
1616         u_int free_count;
1617
1618         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1619             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1620             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1621             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1622             ("inconsistent object(%p)/req(%x)", object, req));
1623         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1624             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1625         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex < pindex,
1626             ("mpred %p doesn't precede pindex 0x%jx", mpred,
1627             (uintmax_t)pindex));
1628         if (object != NULL)
1629                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1630
1631         if (__predict_false((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0))
1632                 return (NULL);
1633
1634         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1635
1636         /*
1637          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1638          */
1639         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1640                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1641
1642         /*
1643          * Allocate a page if the number of free pages exceeds the minimum
1644          * for the request class.
1645          */
1646 again:
1647         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1648         if (vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1649             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1650             vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1651             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1652             vm_cnt.v_free_count > 0)) {
1653                 /*
1654                  * Can we allocate the page from a reservation?
1655                  */
1656 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1657                 if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1658                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1659                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL)
1660 #endif
1661                 {
1662                         /*
1663                          * If not, allocate it from the free page queues.
1664                          */
1665                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1666                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1667 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1668                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1669                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1670                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1671                                     0);
1672                         }
1673 #endif
1674                 }
1675         } else {
1676                 /*
1677                  * Not allocatable, give up.
1678                  */
1679                 if (vm_page_alloc_fail(object, req))
1680                         goto again;
1681                 return (NULL);
1682         }
1683
1684         /*
1685          *  At this point we had better have found a good page.
1686          */
1687         KASSERT(m != NULL, ("missing page"));
1688         free_count = vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1689         if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1690                 vm_page_zero_count--;
1691         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1692         vm_page_alloc_check(m);
1693
1694         /*
1695          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1696          */
1697         flags = 0;
1698         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1699                 flags = PG_ZERO;
1700         flags &= m->flags;
1701         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1702                 flags |= PG_NODUMP;
1703         m->flags = flags;
1704         m->aflags = 0;
1705         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1706             VPO_UNMANAGED : 0;
1707         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1708         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1709                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1710         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1711                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1712         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1713                 /*
1714                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1715                  * page is inserted into the object.
1716                  */
1717                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1718                 m->wire_count = 1;
1719         }
1720         m->act_count = 0;
1721
1722         if (object != NULL) {
1723                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1724                         pagedaemon_wakeup();
1725                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1726                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1727                                 m->wire_count = 0;
1728                         }
1729                         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
1730                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1731                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1732                         /* Don't change PG_ZERO. */
1733                         vm_page_free_toq(m);
1734                         if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
1735                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
1736                                 vm_radix_wait();
1737                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
1738                         }
1739                         return (NULL);
1740                 }
1741
1742                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1743                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1744                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1745                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1746         } else
1747                 m->pindex = pindex;
1748
1749         /*
1750          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1751          * we would be nearly out of memory.
1752          */
1753         if (vm_paging_needed(free_count))
1754                 pagedaemon_wakeup();
1755
1756         return (m);
1757 }
1758
1759 /*
1760  *      vm_page_alloc_contig:
1761  *
1762  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1763  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1764  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1765  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1766  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1767  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1768  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1769  *      and "boundary" must be a power of two.
1770  *
1771  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1772  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1773  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1774  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1775  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1776  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1777  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1778  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1779  *
1780  *      The specified object may not contain fictitious pages.
1781  *
1782  *      The caller must always specify an allocation class.
1783  *
1784  *      allocation classes:
1785  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1786  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1787  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1788  *
1789  *      optional allocation flags:
1790  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1791  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1792  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1793  *                              should not be exclusive busy
1794  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1795  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1796  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1797  *
1798  *      This routine may not sleep.
1799  */
1800 vm_page_t
1801 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1802     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1803     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1804 {
1805         vm_page_t m, m_ret, mpred;
1806         u_int busy_lock, flags, oflags;
1807         int req_class;
1808
1809         mpred = NULL;   /* XXX: pacify gcc */
1810         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1811             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1812             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1813             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1814             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object(%p)/req(%x)", object,
1815             req));
1816         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1817             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1818         if (object != NULL) {
1819                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1820                 KASSERT((object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0,
1821                     ("vm_page_alloc_contig: object %p has fictitious pages",
1822                     object));
1823         }
1824         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1825         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1826
1827         /*
1828          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1829          */
1830         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1831                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1832
1833         if (object != NULL) {
1834                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1835                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1836                     ("vm_page_alloc_contig: pindex already allocated"));
1837         }
1838
1839         /*
1840          * Can we allocate the pages without the number of free pages falling
1841          * below the lower bound for the allocation class?
1842          */
1843 again:
1844         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1845         if (vm_cnt.v_free_count >= npages + vm_cnt.v_free_reserved ||
1846             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1847             vm_cnt.v_free_count >= npages + vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1848             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1849             vm_cnt.v_free_count >= npages)) {
1850                 /*
1851                  * Can we allocate the pages from a reservation?
1852                  */
1853 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1854 retry:
1855                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1856                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1857                     low, high, alignment, boundary, mpred)) == NULL)
1858 #endif
1859                         /*
1860                          * If not, allocate them from the free page queues.
1861                          */
1862                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1863                             alignment, boundary);
1864         } else {
1865                 if (vm_page_alloc_fail(object, req))
1866                         goto again;
1867                 return (NULL);
1868         }
1869         if (m_ret != NULL) {
1870                 vm_phys_freecnt_adj(m_ret, -npages);
1871                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++)
1872                         if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1873                                 vm_page_zero_count--;
1874         } else {
1875 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1876                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1877                     boundary))
1878                         goto retry;
1879 #endif
1880         }
1881         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1882         if (m_ret == NULL)
1883                 return (NULL);
1884         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++)
1885                 vm_page_alloc_check(m);
1886
1887         /*
1888          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1889          */
1890         flags = 0;
1891         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1892                 flags = PG_ZERO;
1893         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1894                 flags |= PG_NODUMP;
1895         oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1896             VPO_UNMANAGED : 0;
1897         busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1898         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1899                 busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1900         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1901                 busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1902         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1903                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1904         if (object != NULL) {
1905                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1906                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1907                         memattr = object->memattr;
1908         }
1909         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1910                 m->aflags = 0;
1911                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1912                 m->busy_lock = busy_lock;
1913                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1914                         m->wire_count = 1;
1915                 m->act_count = 0;
1916                 m->oflags = oflags;
1917                 if (object != NULL) {
1918                         if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1919                                 pagedaemon_wakeup();
1920                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1921                                         atomic_subtract_int(
1922                                             &vm_cnt.v_wire_count, npages);
1923                                 KASSERT(m->object == NULL,
1924                                     ("page %p has object", m));
1925                                 mpred = m;
1926                                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1927                                         if (m <= mpred &&
1928                                             (req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1929                                                 m->wire_count = 0;
1930                                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1931                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1932                                         /* Don't change PG_ZERO. */
1933                                         vm_page_free_toq(m);
1934                                 }
1935                                 if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
1936                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
1937                                         vm_radix_wait();
1938                                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
1939                                 }
1940                                 return (NULL);
1941                         }
1942                         mpred = m;
1943                 } else
1944                         m->pindex = pindex;
1945                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1946                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1947                 pindex++;
1948         }
1949         if (vm_paging_needed(vm_cnt.v_free_count))
1950                 pagedaemon_wakeup();
1951         return (m_ret);
1952 }
1953
1954 /*
1955  * Check a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1956  */
1957 static void
1958 vm_page_alloc_check(vm_page_t m)
1959 {
1960
1961         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
1962         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1963             ("page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1964         KASSERT(m->wire_count == 0, ("page %p is wired", m));
1965         KASSERT(m->hold_count == 0, ("page %p is held", m));
1966         KASSERT(!vm_page_busied(m), ("page %p is busy", m));
1967         KASSERT(m->dirty == 0, ("page %p is dirty", m));
1968         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1969             ("page %p has unexpected memattr %d",
1970             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1971         KASSERT(m->valid == 0, ("free page %p is valid", m));
1972 }
1973
1974 /*
1975  *      vm_page_alloc_freelist:
1976  *
1977  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
1978  *
1979  *      The caller must always specify an allocation class.
1980  *
1981  *      allocation classes:
1982  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1983  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1984  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1985  *
1986  *      optional allocation flags:
1987  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1988  *                              intends to allocate
1989  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1990  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1991  *
1992  *      This routine may not sleep.
1993  */
1994 vm_page_t
1995 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
1996 {
1997         vm_page_t m;
1998         u_int flags, free_count;
1999         int req_class;
2000
2001         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2002
2003         /*
2004          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2005          */
2006         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2007                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2008
2009         /*
2010          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2011          */
2012 again:
2013         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2014         if (vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2015             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2016             vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2017             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2018             vm_cnt.v_free_count > 0)) {
2019                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2020         } else {
2021                 if (vm_page_alloc_fail(NULL, req))
2022                         goto again;
2023                 return (NULL);
2024         }
2025         if (m == NULL) {
2026                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2027                 return (NULL);
2028         }
2029         free_count = vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2030         if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2031                 vm_page_zero_count--;
2032         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2033         vm_page_alloc_check(m);
2034
2035         /*
2036          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2037          */
2038         m->aflags = 0;
2039         flags = 0;
2040         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2041                 flags = PG_ZERO;
2042         m->flags &= flags;
2043         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2044                 /*
2045                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2046                  * not belong to an object.
2047                  */
2048                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2049                 m->wire_count = 1;
2050         }
2051         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2052         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2053         if (vm_paging_needed(free_count))
2054                 pagedaemon_wakeup();
2055         return (m);
2056 }
2057
2058 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2059 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2060 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2061
2062 /*
2063  *      vm_page_scan_contig:
2064  *
2065  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2066  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2067  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2068  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2069  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2070  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2071  *      multiple of "boundary".
2072  *
2073  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2074  *      structure within vm_page_array[].
2075  *
2076  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2077  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2078  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2079  */
2080 vm_page_t
2081 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2082     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2083 {
2084         struct mtx *m_mtx;
2085         vm_object_t object;
2086         vm_paddr_t pa;
2087         vm_page_t m, m_run;
2088 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2089         int level;
2090 #endif
2091         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2092
2093         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2094         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2095         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2096         m_run = NULL;
2097         run_len = 0;
2098         m_mtx = NULL;
2099         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2100                 KASSERT((m->flags & PG_MARKER) == 0,
2101                     ("page %p is PG_MARKER", m));
2102                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 || m->wire_count == 1,
2103                     ("fictitious page %p has invalid wire count", m));
2104
2105                 /*
2106                  * If the current page would be the start of a run, check its
2107                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2108                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2109                  * terminate the scan or advance to the next page that
2110                  * satisfies the failed condition.
2111                  */
2112                 if (run_len == 0) {
2113                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2114                         if (m + npages > m_end)
2115                                 break;
2116                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2117                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2118                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2119                                 continue;
2120                         }
2121                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2122                             boundary) != 0) {
2123                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2124                                 continue;
2125                         }
2126                 } else
2127                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2128
2129                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2130                 m_inc = 1;
2131 retry:
2132                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2133                         run_ext = 0;
2134 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2135                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2136                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2137                         run_ext = 0;
2138                         /* Advance to the end of the reservation. */
2139                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2140                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2141                             pa);
2142                 }
2143 #endif
2144                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2145                         /*
2146                          * The page is considered eligible for relocation if
2147                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2148                          * the page daemon.
2149                          */
2150                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2151                                 mtx_unlock(m_mtx);
2152                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2153                                 mtx_lock(m_mtx);
2154                                 if (m->object != object) {
2155                                         /*
2156                                          * The page may have been freed.
2157                                          */
2158                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2159                                         goto retry;
2160                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2161                                     m->hold_count != 0) {
2162                                         run_ext = 0;
2163                                         goto unlock;
2164                                 }
2165                         }
2166                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2167                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2168                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2169                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2170                             object->type != OBJT_SWAP &&
2171                             object->type != OBJT_VNODE) {
2172                                 run_ext = 0;
2173 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2174                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2175                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2176                                 run_ext = 0;
2177                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2178                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2179                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2180                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2181 #endif
2182                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2183                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2184                                 /*
2185                                  * The page is allocated but eligible for
2186                                  * relocation.  Extend the current run by one
2187                                  * page.
2188                                  */
2189                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2190                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2191                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2192                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2193                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2194                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2195                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2196                                 run_ext = 1;
2197                         } else
2198                                 run_ext = 0;
2199 unlock:
2200                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2201 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2202                 } else if (level >= 0) {
2203                         /*
2204                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2205                          * other words, it is still free.  Extend the current
2206                          * run by one page.
2207                          */
2208                         run_ext = 1;
2209 #endif
2210                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2211                         /*
2212                          * The page is enqueued in the physical memory
2213                          * allocator's free page queues.  Moreover, it is the
2214                          * first page in a power-of-two-sized run of
2215                          * contiguous free pages.  Add these pages to the end
2216                          * of the current run, and jump ahead.
2217                          */
2218                         run_ext = 1 << order;
2219                         m_inc = 1 << order;
2220                 } else {
2221                         /*
2222                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2223                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2224                          * free page queues.  However, it is not the first
2225                          * page in a run of contiguous free pages.  (This case
2226                          * rarely occurs because the scan is performed in
2227                          * ascending order.) (2) It is not reserved, and it is
2228                          * transitioning from free to allocated.  (Conversely,
2229                          * the transition from allocated to free for managed
2230                          * pages is blocked by the page lock.) (3) It is
2231                          * allocated but not contained by an object and not
2232                          * wired, e.g., allocated by Xen's balloon driver.
2233                          */
2234                         run_ext = 0;
2235                 }
2236
2237                 /*
2238                  * Extend or reset the current run of pages.
2239                  */
2240                 if (run_ext > 0) {
2241                         if (run_len == 0)
2242                                 m_run = m;
2243                         run_len += run_ext;
2244                 } else {
2245                         if (run_len > 0) {
2246                                 m_run = NULL;
2247                                 run_len = 0;
2248                         }
2249                 }
2250         }
2251         if (m_mtx != NULL)
2252                 mtx_unlock(m_mtx);
2253         if (run_len >= npages)
2254                 return (m_run);
2255         return (NULL);
2256 }
2257
2258 /*
2259  *      vm_page_reclaim_run:
2260  *
2261  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2262  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2263  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2264  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2265  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2266  *      physical address above "high".
2267  *
2268  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2269  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2270  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2271  *      unsuccessful.
2272  *
2273  *      "req_class" must be an allocation class.
2274  */
2275 static int
2276 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2277     vm_paddr_t high)
2278 {
2279         struct mtx *m_mtx;
2280         struct spglist free;
2281         vm_object_t object;
2282         vm_paddr_t pa;
2283         vm_page_t m, m_end, m_new;
2284         int error, order, req;
2285
2286         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2287             ("req_class is not an allocation class"));
2288         SLIST_INIT(&free);
2289         error = 0;
2290         m = m_run;
2291         m_end = m_run + npages;
2292         m_mtx = NULL;
2293         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2294                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2295                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2296
2297                 /*
2298                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2299                  */
2300                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2301 retry:
2302                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2303                         error = EBUSY;
2304                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2305                         /*
2306                          * The page is relocated if and only if it could be
2307                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2308                          */
2309                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2310                                 mtx_unlock(m_mtx);
2311                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2312                                 mtx_lock(m_mtx);
2313                                 if (m->object != object) {
2314                                         /*
2315                                          * The page may have been freed.
2316                                          */
2317                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2318                                         goto retry;
2319                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2320                                     m->hold_count != 0) {
2321                                         error = EBUSY;
2322                                         goto unlock;
2323                                 }
2324                         }
2325                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2326                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2327                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2328                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2329                             object->type != OBJT_SWAP &&
2330                             object->type != OBJT_VNODE)
2331                                 error = EINVAL;
2332                         else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2333                                 error = EINVAL;
2334                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2335                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2336                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2337                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2338                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2339                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2340                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2341                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2342                                 if (m->valid != 0) {
2343                                         /*
2344                                          * First, try to allocate a new page
2345                                          * that is above "high".  Failing
2346                                          * that, try to allocate a new page
2347                                          * that is below "m_run".  Allocate
2348                                          * the new page between the end of
2349                                          * "m_run" and "high" only as a last
2350                                          * resort.
2351                                          */
2352                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2353                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2354                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2355                                         if (trunc_page(high) !=
2356                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2357                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2358                                                     NULL, 0, req, 1,
2359                                                     round_page(high),
2360                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2361                                                     PAGE_SIZE, 0,
2362                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2363                                         } else
2364                                                 m_new = NULL;
2365                                         if (m_new == NULL) {
2366                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2367                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2368                                                     NULL, 0, req, 1,
2369                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2370                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2371                                         }
2372                                         if (m_new == NULL) {
2373                                                 pa += ptoa(npages);
2374                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2375                                                     NULL, 0, req, 1,
2376                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2377                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2378                                         }
2379                                         if (m_new == NULL) {
2380                                                 error = ENOMEM;
2381                                                 goto unlock;
2382                                         }
2383                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2384                                             ("page %p is wired", m_new));
2385
2386                                         /*
2387                                          * Replace "m" with the new page.  For
2388                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2389                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2390                                          * as if vm_page_free() was called.
2391                                          */
2392                                         if (object->ref_count != 0)
2393                                                 pmap_remove_all(m);
2394                                         m_new->aflags = m->aflags;
2395                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2396                                             ("page %p is managed", m_new));
2397                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2398                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2399                                         m_new->valid = m->valid;
2400                                         m_new->dirty = m->dirty;
2401                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2402                                         vm_page_xbusy(m);
2403                                         vm_page_remque(m);
2404                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2405                                             m->pindex, m);
2406                                         m->valid = 0;
2407                                         vm_page_undirty(m);
2408
2409                                         /*
2410                                          * The new page must be deactivated
2411                                          * before the object is unlocked.
2412                                          */
2413                                         vm_page_change_lock(m_new, &m_mtx);
2414                                         vm_page_deactivate(m_new);
2415                                 } else {
2416                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2417                                         vm_page_remque(m);
2418                                         vm_page_remove(m);
2419                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2420                                             ("page %p is dirty", m));
2421                                 }
2422                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2423                         } else
2424                                 error = EBUSY;
2425 unlock:
2426                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2427                 } else {
2428                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2429                         order = m->order;
2430                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2431                                 /*
2432                                  * The page is enqueued in the physical memory
2433                                  * allocator's free page queues.  Moreover, it
2434                                  * is the first page in a power-of-two-sized
2435                                  * run of contiguous free pages.  Jump ahead
2436                                  * to the last page within that run, and
2437                                  * continue from there.
2438                                  */
2439                                 m += (1 << order) - 1;
2440                         }
2441 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2442                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2443                                 order = 0;
2444 #endif
2445                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2446                         if (order == VM_NFREEORDER)
2447                                 error = EINVAL;
2448                 }
2449         }
2450         if (m_mtx != NULL)
2451                 mtx_unlock(m_mtx);
2452         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2453                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2454                 do {
2455                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2456                         vm_page_free_phys(m);
2457                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2458                 vm_page_zero_idle_wakeup();
2459                 vm_page_free_wakeup();
2460                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2461         }
2462         return (error);
2463 }
2464
2465 #define NRUNS   16
2466
2467 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2468
2469 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2470
2471 #define MIN_RECLAIM     8
2472
2473 /*
2474  *      vm_page_reclaim_contig:
2475  *
2476  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2477  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2478  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2479  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2480  *      fail due to a shortage of free pages.  When reclamation fails, callers
2481  *      are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed allocation
2482  *      operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2483  *
2484  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2485  *
2486  *      allocation classes:
2487  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2488  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2489  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2490  *
2491  *      The optional allocation flags are ignored.
2492  *
2493  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2494  *      must be a power of two.
2495  */
2496 bool
2497 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2498     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2499 {
2500         vm_paddr_t curr_low;
2501         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2502         u_long count, reclaimed;
2503         int error, i, options, req_class;
2504
2505         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2506         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2507         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2508         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2509
2510         /*
2511          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2512          */
2513         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2514                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2515
2516         /*
2517          * Return if the number of free pages cannot satisfy the requested
2518          * allocation.
2519          */
2520         count = vm_cnt.v_free_count;
2521         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2522             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2523             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2524                 return (false);
2525
2526         /*
2527          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2528          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2529          */
2530         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2531                 /*
2532                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2533                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2534                  */
2535                 curr_low = low;
2536                 count = 0;
2537                 for (;;) {
2538                         m_run = vm_phys_scan_contig(npages, curr_low, high,
2539                             alignment, boundary, options);
2540                         if (m_run == NULL)
2541                                 break;
2542                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2543                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2544                         count++;
2545                 }
2546
2547                 /*
2548                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2549                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2550                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2551                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2552                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2553                  */
2554                 reclaimed = 0;
2555                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2556                         count--;
2557                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2558                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2559                             high);
2560                         if (error == 0) {
2561                                 reclaimed += npages;
2562                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2563                                         return (true);
2564                         }
2565                 }
2566
2567                 /*
2568                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2569                  * the last scan had no restrictions.
2570                  */
2571                 if (options == VPSC_NORESERV)
2572                         options = VPSC_NOSUPER;
2573                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2574                         options = VPSC_ANY;
2575                 else if (options == VPSC_ANY)
2576                         return (reclaimed != 0);
2577         }
2578 }
2579
2580 /*
2581  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2582  *
2583  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2584  *      - Called in various places before memory allocations.
2585  */
2586 static void
2587 _vm_wait(void)
2588 {
2589
2590         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2591         if (curproc == pageproc) {
2592                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2593                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2594                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2595         } else {
2596                 if (pageproc == NULL)
2597                         panic("vm_wait in early boot");
2598                 pagedaemon_wait(PVM, "vmwait");
2599         }
2600 }
2601
2602 void
2603 vm_wait(void)
2604 {
2605
2606         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2607         _vm_wait();
2608 }
2609
2610 /*
2611  *      vm_page_alloc_fail:
2612  *
2613  *      Called when a page allocation function fails.  Informs the
2614  *      pagedaemon and performs the requested wait.  Requires the
2615  *      page_queue_free and object lock on entry.  Returns with the
2616  *      object lock held and free lock released.  Returns an error when
2617  *      retry is necessary.
2618  *
2619  */
2620 static int
2621 vm_page_alloc_fail(vm_object_t object, int req)
2622 {
2623
2624         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2625
2626         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2627             max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2628         if (req & (VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL)) {
2629                 if (object != NULL) 
2630                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2631                 _vm_wait();
2632                 if (object != NULL) 
2633                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2634                 if (req & VM_ALLOC_WAITOK)
2635                         return (EAGAIN);
2636         } else {
2637                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2638                 pagedaemon_wakeup();
2639         }
2640         return (0);
2641 }
2642
2643 /*
2644  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2645  *
2646  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2647  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2648  *        can be easily tracked.
2649  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2650  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2651  *        this balance without careful testing first.
2652  */
2653 void
2654 vm_waitpfault(void)
2655 {
2656
2657         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2658         pagedaemon_wait(PUSER, "pfault");
2659 }
2660
2661 struct vm_pagequeue *
2662 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2663 {
2664
2665         if (vm_page_in_laundry(m))
2666                 return (&vm_dom[0].vmd_pagequeues[m->queue]);
2667         else
2668                 return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2669 }
2670
2671 /*
2672  *      vm_page_dequeue:
2673  *
2674  *      Remove the given page from its current page queue.
2675  *
2676  *      The page must be locked.
2677  */
2678 void
2679 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2680 {
2681         struct vm_pagequeue *pq;
2682
2683         vm_page_assert_locked(m);
2684         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2685             m));
2686         pq = vm_page_pagequeue(m);
2687         vm_pagequeue_lock(pq);
2688         m->queue = PQ_NONE;
2689         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2690         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2691         vm_pagequeue_unlock(pq);
2692 }
2693
2694 /*
2695  *      vm_page_dequeue_locked:
2696  *
2697  *      Remove the given page from its current page queue.
2698  *
2699  *      The page and page queue must be locked.
2700  */
2701 void
2702 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2703 {
2704         struct vm_pagequeue *pq;
2705
2706         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2707         pq = vm_page_pagequeue(m);
2708         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2709         m->queue = PQ_NONE;
2710         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2711         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2712 }
2713
2714 /*
2715  *      vm_page_enqueue:
2716  *
2717  *      Add the given page to the specified page queue.
2718  *
2719  *      The page must be locked.
2720  */
2721 static void
2722 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2723 {
2724         struct vm_pagequeue *pq;
2725
2726         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2727         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2728             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2729             queue, m));
2730         if (queue == PQ_LAUNDRY)
2731                 pq = &vm_dom[0].vmd_pagequeues[queue];
2732         else
2733                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2734         vm_pagequeue_lock(pq);
2735         m->queue = queue;
2736         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2737         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2738         vm_pagequeue_unlock(pq);
2739 }
2740
2741 /*
2742  *      vm_page_requeue:
2743  *
2744  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2745  *
2746  *      The page must be locked.
2747  */
2748 void
2749 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2750 {
2751         struct vm_pagequeue *pq;
2752
2753         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2754         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2755             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2756         pq = vm_page_pagequeue(m);
2757         vm_pagequeue_lock(pq);
2758         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2759         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2760         vm_pagequeue_unlock(pq);
2761 }
2762
2763 /*
2764  *      vm_page_requeue_locked:
2765  *
2766  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2767  *
2768  *      The page queue must be locked.
2769  */
2770 void
2771 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2772 {
2773         struct vm_pagequeue *pq;
2774
2775         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2776             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2777         pq = vm_page_pagequeue(m);
2778         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2779         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2780         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2781 }
2782
2783 /*
2784  *      vm_page_activate:
2785  *
2786  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2787  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2788  *      mess with it.
2789  *
2790  *      The page must be locked.
2791  */
2792 void
2793 vm_page_activate(vm_page_t m)
2794 {
2795         int queue;
2796
2797         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2798         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2799                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2800                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2801                                 m->act_count = ACT_INIT;
2802                         if (queue != PQ_NONE)
2803                                 vm_page_dequeue(m);
2804                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2805                 } else
2806                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2807                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2808         } else {
2809                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2810                         m->act_count = ACT_INIT;
2811         }
2812 }
2813
2814 /*
2815  *      vm_page_free_wakeup:
2816  *
2817  *      Helper routine for vm_page_free_toq().  This routine is called
2818  *      when a page is added to the free queues.
2819  *
2820  *      The page queues must be locked.
2821  */
2822 static void
2823 vm_page_free_wakeup(void)
2824 {
2825
2826         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2827         /*
2828          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2829          * some free.
2830          */
2831         if (vm_pageout_pages_needed &&
2832             vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2833                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2834                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2835         }
2836         /*
2837          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2838          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2839          * lots of memory. this process will swapin processes.
2840          */
2841         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2842                 vm_pages_needed = false;
2843                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2844         }
2845 }
2846
2847 /*
2848  *      vm_page_free_prep:
2849  *
2850  *      Prepares the given page to be put on the free list,
2851  *      disassociating it from any VM object. The caller may return
2852  *      the page to the free list only if this function returns true.
2853  *
2854  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
2855  *      managed.  For a queued managed page, the pagequeue_locked
2856  *      argument specifies whether the page queue is already locked.
2857  */
2858 bool
2859 vm_page_free_prep(vm_page_t m, bool pagequeue_locked)
2860 {
2861
2862 #if defined(DIAGNOSTIC) && defined(PHYS_TO_DMAP)
2863         if ((m->flags & PG_ZERO) != 0) {
2864                 uint64_t *p;
2865                 int i;
2866                 p = (uint64_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2867                 for (i = 0; i < PAGE_SIZE / sizeof(uint64_t); i++, p++)
2868                         KASSERT(*p == 0, ("vm_page_free_prep %p PG_ZERO %d %jx",
2869                             m, i, (uintmax_t)*p));
2870         }
2871 #endif
2872         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2873                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2874                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2875                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2876         } else
2877                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2878                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2879         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2880
2881         if (vm_page_sbusied(m))
2882                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2883
2884         /*
2885          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2886          * the page here because we do not want to call the pager's
2887          * callback routine until after we've put the page on the
2888          * appropriate free queue.
2889          */
2890         if (m->queue != PQ_NONE) {
2891                 if (pagequeue_locked)
2892                         vm_page_dequeue_locked(m);
2893                 else
2894                         vm_page_dequeue(m);
2895         }
2896         vm_page_remove(m);
2897
2898         /*
2899          * If fictitious remove object association and
2900          * return, otherwise delay object association removal.
2901          */
2902         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
2903                 return (false);
2904
2905         m->valid = 0;
2906         vm_page_undirty(m);
2907
2908         if (m->wire_count != 0)
2909                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2910         if (m->hold_count != 0) {
2911                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2912                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2913                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2914                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2915                 return (false);
2916         }
2917
2918         /*
2919          * Restore the default memory attribute to the page.
2920          */
2921         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2922                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2923
2924         return (true);
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Insert the page into the physical memory allocator's free page
2929  * queues.  This is the last step to free a page.
2930  */
2931 static void
2932 vm_page_free_phys(vm_page_t m)
2933 {
2934
2935         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2936
2937         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2938 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2939         if (!vm_reserv_free_page(m))
2940 #endif
2941                         vm_phys_free_pages(m, 0);
2942         if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2943                 ++vm_page_zero_count;
2944         else
2945                 vm_page_zero_idle_wakeup();
2946 }
2947
2948 void
2949 vm_page_free_phys_pglist(struct pglist *tq)
2950 {
2951         vm_page_t m;
2952
2953         if (TAILQ_EMPTY(tq))
2954                 return;
2955         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2956         TAILQ_FOREACH(m, tq, listq)
2957                 vm_page_free_phys(m);
2958         vm_page_free_wakeup();
2959         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2960 }
2961
2962 /*
2963  *      vm_page_free_toq:
2964  *
2965  *      Returns the given page to the free list, disassociating it
2966  *      from any VM object.
2967  *
2968  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
2969  *      managed.
2970  */
2971 void
2972 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2973 {
2974
2975         if (!vm_page_free_prep(m, false))
2976                 return;
2977         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2978         vm_page_free_phys(m);
2979         vm_page_free_wakeup();
2980         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2981 }
2982
2983 /*
2984  *      vm_page_wire:
2985  *
2986  *      Mark this page as wired down by yet
2987  *      another map, removing it from paging queues
2988  *      as necessary.
2989  *
2990  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
2991  *
2992  *      The page must be locked.
2993  */
2994 void
2995 vm_page_wire(vm_page_t m)
2996 {
2997
2998         /*
2999          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
3000          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
3001          * it is already off the queues).
3002          */
3003         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3004         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3005                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3006                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3007                     m));
3008                 return;
3009         }
3010         if (m->wire_count == 0) {
3011                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3012                     m->queue == PQ_NONE,
3013                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3014                 vm_page_remque(m);
3015                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3016         }
3017         m->wire_count++;
3018         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3019 }
3020
3021 /*
3022  * vm_page_unwire:
3023  *
3024  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3025  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3026  * FALSE otherwise.
3027  *
3028  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3029  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3030  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3031  * specified).
3032  *
3033  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3034  *
3035  * A managed page must be locked.
3036  */
3037 boolean_t
3038 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3039 {
3040
3041         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3042             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3043             queue, m));
3044         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3045                 vm_page_assert_locked(m);
3046         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3047                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3048             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3049                 return (FALSE);
3050         }
3051         if (m->wire_count > 0) {
3052                 m->wire_count--;
3053                 if (m->wire_count == 0) {
3054                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3055                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3056                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE)
3057                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3058                         return (TRUE);
3059                 } else
3060                         return (FALSE);
3061         } else
3062                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3063 }
3064
3065 /*
3066  * Move the specified page to the inactive queue.
3067  *
3068  * Normally, "noreuse" is FALSE, resulting in LRU ordering of the inactive
3069  * queue.  However, setting "noreuse" to TRUE will accelerate the specified
3070  * page's reclamation, but it will not unmap the page from any address space.
3071  * This is implemented by inserting the page near the head of the inactive
3072  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3073  *
3074  * The page must be locked.
3075  */
3076 static inline void
3077 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3078 {
3079         struct vm_pagequeue *pq;
3080         int queue;
3081
3082         vm_page_assert_locked(m);
3083
3084         /*
3085          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3086          * reactivated.
3087          */
3088         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3089                 return;
3090         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3091                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3092                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3093                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3094                         vm_pagequeue_lock(pq);
3095                         vm_page_dequeue_locked(m);
3096                 } else {
3097                         if (queue != PQ_NONE)
3098                                 vm_page_dequeue(m);
3099                         vm_pagequeue_lock(pq);
3100                 }
3101                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3102                 if (noreuse)
3103                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
3104                             m, plinks.q);
3105                 else
3106                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3107                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3108                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3109         }
3110 }
3111
3112 /*
3113  * Move the specified page to the inactive queue.
3114  *
3115  * The page must be locked.
3116  */
3117 void
3118 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3119 {
3120
3121         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3122 }
3123
3124 /*
3125  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3126  * that it is unlikely to be reused.
3127  *
3128  * The page must be locked.
3129  */
3130 void
3131 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3132 {
3133
3134         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3135 }
3136
3137 /*
3138  * vm_page_launder
3139  *
3140  *      Put a page in the laundry.
3141  */
3142 void
3143 vm_page_launder(vm_page_t m)
3144 {
3145         int queue;
3146
3147         vm_page_assert_locked(m);
3148         if ((queue = m->queue) != PQ_LAUNDRY) {
3149                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3150                         if (queue != PQ_NONE)
3151                                 vm_page_dequeue(m);
3152                         vm_page_enqueue(PQ_LAUNDRY, m);
3153                 } else
3154                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
3155                             ("wired page %p is queued", m));
3156         }
3157 }
3158
3159 /*
3160  * vm_page_try_to_free()
3161  *
3162  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
3163  *      true is returned on success, false on failure.
3164  */
3165 bool
3166 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3167 {
3168
3169         vm_page_assert_locked(m);
3170         if (m->object != NULL)
3171                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3172         if (m->dirty != 0 || m->hold_count != 0 || m->wire_count != 0 ||
3173             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3174                 return (false);
3175         if (m->object != NULL && m->object->ref_count != 0) {
3176                 pmap_remove_all(m);
3177                 if (m->dirty != 0)
3178                         return (false);
3179         }
3180         vm_page_free(m);
3181         return (true);
3182 }
3183
3184 /*
3185  * vm_page_advise
3186  *
3187  *      Apply the specified advice to the given page.
3188  *
3189  *      The object and page must be locked.
3190  */
3191 void
3192 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3193 {
3194
3195         vm_page_assert_locked(m);
3196         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3197         if (advice == MADV_FREE)
3198                 /*
3199                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3200                  * without first paging it out.  MADV_FREE pages are often
3201                  * quickly reused by malloc(3), so we do not do anything that
3202                  * would result in a page fault on a later access.
3203                  */
3204                 vm_page_undirty(m);
3205         else if (advice != MADV_DONTNEED) {
3206                 if (advice == MADV_WILLNEED)
3207                         vm_page_activate(m);
3208                 return;
3209         }
3210
3211         /*
3212          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3213          * immediately reactivate the page.
3214          */
3215         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3216
3217         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3218                 vm_page_dirty(m);
3219
3220         /*
3221          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
3222          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
3223          * the page will be reused quickly.  Dirty pages not already in the
3224          * laundry are moved there.
3225          */
3226         if (m->dirty == 0)
3227                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
3228         else
3229                 vm_page_launder(m);
3230 }
3231
3232 /*
3233  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3234  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3235  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3236  * and then conditionally zero it.
3237  *
3238  * This routine may sleep.
3239  *
3240  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3241  * and reacquired if the routine sleeps.
3242  */
3243 vm_page_t
3244 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3245 {
3246         vm_page_t m;
3247         int sleep;
3248         int pflags;
3249
3250         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3251         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3252             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3253             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3254         pflags = allocflags &
3255             ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
3256         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3257                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3258 retrylookup:
3259         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3260                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3261                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3262                 if (sleep) {
3263                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3264                                 return (NULL);
3265                         /*
3266                          * Reference the page before unlocking and
3267                          * sleeping so that the page daemon is less
3268                          * likely to reclaim it.
3269                          */
3270                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3271                         vm_page_lock(m);
3272                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3273                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt", (allocflags &
3274                             VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3275                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3276                         goto retrylookup;
3277                 } else {
3278                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3279                                 vm_page_lock(m);
3280                                 vm_page_wire(m);
3281                                 vm_page_unlock(m);
3282                         }
3283                         if ((allocflags &
3284                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3285                                 vm_page_xbusy(m);
3286                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3287                                 vm_page_sbusy(m);
3288                         return (m);
3289                 }
3290         }
3291         m = vm_page_alloc(object, pindex, pflags);
3292         if (m == NULL) {
3293                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3294                         return (NULL);
3295                 goto retrylookup;
3296         }
3297         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3298                 pmap_zero_page(m);
3299         return (m);
3300 }
3301
3302 /*
3303  * Return the specified range of pages from the given object.  For each
3304  * page offset within the range, if a page already exists within the object
3305  * at that offset and it is busy, then wait for it to change state.  If,
3306  * instead, the page doesn't exist, then allocate it.
3307  *
3308  * The caller must always specify an allocation class.
3309  *
3310  * allocation classes:
3311  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
3312  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs the pages
3313  *
3314  * The caller must always specify that the pages are to be busied and/or
3315  * wired.
3316  *
3317  * optional allocation flags:
3318  *      VM_ALLOC_IGN_SBUSY      do not sleep on soft busy pages
3319  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
3320  *      VM_ALLOC_NOWAIT         do not sleep
3321  *      VM_ALLOC_SBUSY          set page to sbusy state
3322  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the pages
3323  *      VM_ALLOC_ZERO           zero and validate any invalid pages
3324  *
3325  * If VM_ALLOC_NOWAIT is not specified, this routine may sleep.  Otherwise, it
3326  * may return a partial prefix of the requested range.
3327  */
3328 int
3329 vm_page_grab_pages(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags,
3330     vm_page_t *ma, int count)
3331 {
3332         vm_page_t m, mpred;
3333         int pflags;
3334         int i;
3335         bool sleep;
3336
3337         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3338         KASSERT(((u_int)allocflags >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT) == 0,
3339             ("vm_page_grap_pages: VM_ALLOC_COUNT() is not allowed"));
3340         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0 ||
3341             (allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0,
3342             ("vm_page_grab_pages: the pages must be busied or wired"));
3343         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3344             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3345             ("vm_page_grab_pages: VM_ALLOC_SBUSY/IGN_SBUSY mismatch"));
3346         if (count == 0)
3347                 return (0);
3348         pflags = allocflags & ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK |
3349             VM_ALLOC_WAITFAIL | VM_ALLOC_IGN_SBUSY);
3350         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3351                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3352         i = 0;
3353 retrylookup:
3354         m = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex + i);
3355         if (m == NULL || m->pindex != pindex + i) {
3356                 mpred = m;
3357                 m = NULL;
3358         } else
3359                 mpred = TAILQ_PREV(m, pglist, listq);
3360         for (; i < count; i++) {
3361                 if (m != NULL) {
3362                         sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3363                             vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3364                         if (sleep) {
3365                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3366                                         break;
3367                                 /*
3368                                  * Reference the page before unlocking and
3369                                  * sleeping so that the page daemon is less
3370                                  * likely to reclaim it.
3371                                  */
3372                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3373                                 vm_page_lock(m);
3374                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3375                                 vm_page_busy_sleep(m, "grbmaw", (allocflags &
3376                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3377                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3378                                 goto retrylookup;
3379                         }
3380                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3381                                 vm_page_lock(m);
3382                                 vm_page_wire(m);
3383                                 vm_page_unlock(m);
3384                         }
3385                         if ((allocflags & (VM_ALLOC_NOBUSY |
3386                             VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3387                                 vm_page_xbusy(m);
3388                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3389                                 vm_page_sbusy(m);
3390                 } else {
3391                         m = vm_page_alloc_after(object, pindex + i,
3392                             pflags | VM_ALLOC_COUNT(count - i), mpred);
3393                         if (m == NULL) {
3394                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3395                                         break;
3396                                 goto retrylookup;
3397                         }
3398                 }
3399                 if (m->valid == 0 && (allocflags & VM_ALLOC_ZERO) != 0) {
3400                         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
3401                                 pmap_zero_page(m);
3402                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3403                 }
3404                 ma[i] = mpred = m;
3405                 m = vm_page_next(m);
3406         }
3407         return (i);
3408 }
3409
3410 /*
3411  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3412  *
3413  * Inputs are required to range within a page.
3414  */
3415 vm_page_bits_t
3416 vm_page_bits(int base, int size)
3417 {
3418         int first_bit;
3419         int last_bit;
3420
3421         KASSERT(
3422             base + size <= PAGE_SIZE,
3423             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3424         );
3425
3426         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3427                 return (0);
3428
3429         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3430         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3431
3432         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3433             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3434 }
3435
3436 /*
3437  *      vm_page_set_valid_range:
3438  *
3439  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3440  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3441  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3442  *      such chunks will be zeroed.
3443  *
3444  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3445  */
3446 void
3447 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3448 {
3449         int endoff, frag;
3450
3451         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3452         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3453                 return;
3454
3455         /*
3456          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3457          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3458          * first block.
3459          */
3460         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3461             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3462                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3463
3464         /*
3465          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3466          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3467          * the last block.
3468          */
3469         endoff = base + size;
3470         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3471             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3472                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3473                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3474
3475         /*
3476          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3477          * is already dirty.
3478          */
3479         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3480             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3481
3482         /*
3483          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3484          */
3485         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3486 }
3487
3488 /*
3489  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3490  */
3491 static __inline void
3492 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3493 {
3494         uintptr_t addr;
3495 #if PAGE_SIZE < 16384
3496         int shift;
3497 #endif
3498
3499         /*
3500          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3501          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3502          * set by a concurrent pmap operation.
3503          */
3504         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3505         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3506                 m->dirty &= ~pagebits;
3507         else {
3508                 /*
3509                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3510                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3511                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3512                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3513                  *
3514                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3515                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3516                  * alignment is needed. Only require existence of
3517                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3518                  */
3519                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3520 #if PAGE_SIZE == 32768
3521                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3522 #elif PAGE_SIZE == 16384
3523                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3524 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3525                 /*
3526                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3527                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3528                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3529                  */
3530                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3531 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3532                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3533 #else
3534                 shift *= NBBY;
3535 #endif
3536                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3537                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3538 #endif          /* PAGE_SIZE */
3539         }
3540 }
3541
3542 /*
3543  *      vm_page_set_validclean:
3544  *
3545  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3546  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3547  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3548  *      such chunks will be zero'd.
3549  *
3550  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3551  */
3552 void
3553 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3554 {
3555         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3556         int endoff, frag;
3557
3558         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3559         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3560                 return;
3561
3562         /*
3563          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3564          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3565          * first block.
3566          */
3567         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3568             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3569                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3570
3571         /*
3572          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3573          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3574          * the last block.
3575          */
3576         endoff = base + size;
3577         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3578             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3579                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3580                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3581
3582         /*
3583          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3584          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3585          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3586          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3587          * be set again.
3588          *
3589          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3590          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3591          * the range.
3592          */
3593         oldvalid = m->valid;
3594         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3595         m->valid |= pagebits;
3596 #if 0   /* NOT YET */
3597         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3598                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3599                 base += frag;
3600                 size -= frag;
3601                 if (size < 0)
3602                         size = 0;
3603         }
3604         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3605 #endif
3606         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3607                 /*
3608                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3609                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3610                  * fully valid.
3611                  */
3612                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3613                         /*
3614                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3615                          * a concurrent pmap operation, such as
3616                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3617                          * pmap and set the dirty field on the page before
3618                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3619                          * field was cleared here.
3620                          */
3621                         pmap_clear_modify(m);
3622                 m->dirty = 0;
3623                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3624         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3625                 m->dirty &= ~pagebits;
3626         else
3627                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3628 }
3629
3630 void
3631 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3632 {
3633
3634         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3635 }
3636
3637 /*
3638  *      vm_page_set_invalid:
3639  *
3640  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3641  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3642  */
3643 void
3644 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3645 {
3646         vm_page_bits_t bits;
3647         vm_object_t object;
3648
3649         object = m->object;
3650         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3651         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3652             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3653                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3654         else
3655                 bits = vm_page_bits(base, size);
3656         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3657             bits != 0)
3658                 pmap_remove_all(m);
3659         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3660             !pmap_page_is_mapped(m),
3661             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3662         m->valid &= ~bits;
3663         m->dirty &= ~bits;
3664 }
3665
3666 /*
3667  * vm_page_zero_invalid()
3668  *
3669  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3670  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3671  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3672  *      page so user code sees what it expects.
3673  *
3674  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3675  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3676  */
3677 void
3678 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3679 {
3680         int b;
3681         int i;
3682
3683         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3684         /*
3685          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3686          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3687          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3688          * vm_page_set_validclean().
3689          */
3690         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3691                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3692                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3693                         if (i > b) {
3694                                 pmap_zero_page_area(m,
3695                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3696                         }
3697                         b = i + 1;
3698                 }
3699         }
3700
3701         /*
3702          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3703          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3704          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3705          */
3706         if (setvalid)
3707                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3708 }
3709
3710 /*
3711  *      vm_page_is_valid:
3712  *
3713  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3714  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3715  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3716  */
3717 int
3718 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3719 {
3720         vm_page_bits_t bits;
3721
3722         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3723         bits = vm_page_bits(base, size);
3724         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3725 }
3726
3727 /*
3728  * Returns true if all of the specified predicates are true for the entire
3729  * (super)page and false otherwise.
3730  */
3731 bool
3732 vm_page_ps_test(vm_page_t m, int flags, vm_page_t skip_m)
3733 {
3734         vm_object_t object;
3735         int i, npages;
3736
3737         object = m->object;
3738         if (skip_m != NULL && skip_m->object != object)
3739                 return (false);
3740         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
3741         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3742
3743         /*
3744          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3745          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3746          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3747          */
3748         for (i = 0; i < npages; i++) {
3749                 /* Always test object consistency, including "skip_m". */
3750                 if (m[i].object != object)
3751                         return (false);
3752                 if (&m[i] == skip_m)
3753                         continue;
3754                 if ((flags & PS_NONE_BUSY) != 0 && vm_page_busied(&m[i]))
3755                         return (false);
3756                 if ((flags & PS_ALL_DIRTY) != 0) {
3757                         /*
3758                          * Calling vm_page_test_dirty() or pmap_is_modified()
3759                          * might stop this case from spuriously returning
3760                          * "false".  However, that would require a write lock
3761                          * on the object containing "m[i]".
3762                          */
3763                         if (m[i].dirty != VM_PAGE_BITS_ALL)
3764                                 return (false);
3765                 }
3766                 if ((flags & PS_ALL_VALID) != 0 &&
3767                     m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3768                         return (false);
3769         }
3770         return (true);
3771 }
3772
3773 /*
3774  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3775  */
3776 void
3777 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3778 {
3779
3780         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3781         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3782                 vm_page_dirty(m);
3783 }
3784
3785 void
3786 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3787 {
3788
3789         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3790 }
3791
3792 void
3793 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3794 {
3795
3796         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3797 }
3798
3799 int
3800 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3801 {
3802
3803         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3804 }
3805
3806 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3807 void
3808 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3809 {
3810
3811         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3812 }
3813
3814 void
3815 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3816 {
3817
3818         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3819 }
3820 #endif
3821
3822 #ifdef INVARIANTS
3823 void
3824 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3825 {
3826
3827         /*
3828          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3829          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3830          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3831          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3832          */
3833         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3834                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3835 }
3836
3837 void
3838 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3839 {
3840
3841         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3842                 return;
3843
3844         /*
3845          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3846          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3847          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3848          */
3849         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3850             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3851         if (!vm_page_xbusied(m))
3852                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3853 }
3854 #endif
3855
3856 #include "opt_ddb.h"
3857 #ifdef DDB
3858 #include <sys/kernel.h>
3859
3860 #include <ddb/ddb.h>
3861
3862 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3863 {
3864
3865         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3866         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3867         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3868         db_printf("vm_cnt.v_laundry_count: %d\n", vm_cnt.v_laundry_count);
3869         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3870         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3871         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3872         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3873         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3874 }
3875
3876 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3877 {
3878         int dom;
3879
3880         db_printf("pq_free %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3881         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3882                 db_printf(
3883             "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pq_laund %d\n",
3884                     dom,
3885                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3886                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3887                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3888                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3889                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_cnt);
3890         }
3891 }
3892
3893 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3894 {
3895         vm_page_t m;
3896         boolean_t phys;
3897
3898         if (!have_addr) {
3899                 db_printf("show pginfo addr\n");
3900                 return;
3901         }
3902
3903         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3904         if (phys)
3905                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3906         else
3907                 m = (vm_page_t)addr;
3908         db_printf(
3909     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3910     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3911             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3912             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3913             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3914 }
3915 #endif /* DDB */