]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.1.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFS10 r273767 / MFC r273638:
[FreeBSD/releng/10.1.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
8  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
29  * SUCH DAMAGE.
30  */
31
32 /*
33  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
34  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
35  * sure that the performance degradation associated with schemes such
36  * as this is not realized.
37  *
38  * Author:  John S. Dyson
39  * Significant help during the development and debugging phases
40  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
41  *
42  * see man buf(9) for more info.
43  */
44
45 #include <sys/cdefs.h>
46 __FBSDID("$FreeBSD$");
47
48 #include <sys/param.h>
49 #include <sys/systm.h>
50 #include <sys/bio.h>
51 #include <sys/conf.h>
52 #include <sys/buf.h>
53 #include <sys/devicestat.h>
54 #include <sys/eventhandler.h>
55 #include <sys/fail.h>
56 #include <sys/limits.h>
57 #include <sys/lock.h>
58 #include <sys/malloc.h>
59 #include <sys/mount.h>
60 #include <sys/mutex.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/kthread.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/resourcevar.h>
65 #include <sys/rwlock.h>
66 #include <sys/sysctl.h>
67 #include <sys/vmem.h>
68 #include <sys/vmmeter.h>
69 #include <sys/vnode.h>
70 #include <geom/geom.h>
71 #include <vm/vm.h>
72 #include <vm/vm_param.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_pageout.h>
75 #include <vm/vm_page.h>
76 #include <vm/vm_object.h>
77 #include <vm/vm_extern.h>
78 #include <vm/vm_map.h>
79 #include "opt_compat.h"
80 #include "opt_swap.h"
81
82 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
83
84 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
85
86 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
87         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
88         .bop_write      =       bufwrite,
89         .bop_strategy   =       bufstrategy,
90         .bop_sync       =       bufsync,
91         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
92 };
93
94 /*
95  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
96  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
97  */
98 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
99 caddr_t unmapped_buf;
100
101 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
102 struct proc *bufdaemonproc;
103
104 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
105 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
106 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
107                 vm_offset_t to);
108 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
109 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
110                 vm_page_t m);
111 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
112 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
113 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
114 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
115                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
116 static int buf_flush(int);
117 static int flushbufqueues(int, int);
118 static void buf_daemon(void);
119 static void bremfreel(struct buf *bp);
120 static __inline void bd_wakeup(void);
121 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
122     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
123 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
124 #endif
125
126 int vmiodirenable = TRUE;
127 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
128     "Use the VM system for directory writes");
129 long runningbufspace;
130 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
131     "Amount of presently outstanding async buffer io");
132 static long bufspace;
133 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
134     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
135 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
136     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
137 #else
138 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
139     "Virtual memory used for buffers");
140 #endif
141 static long unmapped_bufspace;
142 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, unmapped_bufspace, CTLFLAG_RD,
143     &unmapped_bufspace, 0,
144     "Amount of unmapped buffers, inclusive in the bufspace");
145 static long maxbufspace;
146 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
147     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
148 static long bufmallocspace;
149 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
150     "Amount of malloced memory for buffers");
151 static long maxbufmallocspace;
152 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
153     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
154 static long lobufspace;
155 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
156     "Minimum amount of buffers we want to have");
157 long hibufspace;
158 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
159     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
160 static int bufreusecnt;
161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
162     "Number of times we have reused a buffer");
163 static int buffreekvacnt;
164 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
165     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
166 static int bufdefragcnt;
167 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
168     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
169 static long lorunningspace;
170 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
171     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
172 static long hirunningspace;
173 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
174     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
175 int dirtybufferflushes;
176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
177     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
178 int bdwriteskip;
179 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
180     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
181 int altbufferflushes;
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
183     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
184 static int recursiveflushes;
185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
186     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
187 static int numdirtybuffers;
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
189     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
190 static int lodirtybuffers;
191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
192     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
193 static int hidirtybuffers;
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
195     "When the number of dirty buffers is considered severe");
196 int dirtybufthresh;
197 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
198     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
199 static int numfreebuffers;
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
201     "Number of free buffers");
202 static int lofreebuffers;
203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
204    "XXX Unused");
205 static int hifreebuffers;
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
207    "XXX Complicatedly unused");
208 static int getnewbufcalls;
209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
210    "Number of calls to getnewbuf");
211 static int getnewbufrestarts;
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
213     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
214 static int mappingrestarts;
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RW, &mappingrestarts, 0,
216     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
217     "unmapped buffer");
218 static int flushbufqtarget = 100;
219 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
220     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
221 static long notbufdflushes;
222 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes, 0,
223     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
224 static long barrierwrites;
225 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
226     "Number of barrier writes");
227 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
228     &unmapped_buf_allowed, 0,
229     "Permit the use of the unmapped i/o");
230
231 /*
232  * Lock for the non-dirty bufqueues
233  */
234 static struct mtx_padalign bqclean;
235
236 /*
237  * Lock for the dirty queue.
238  */
239 static struct mtx_padalign bqdirty;
240
241 /*
242  * This lock synchronizes access to bd_request.
243  */
244 static struct mtx_padalign bdlock;
245
246 /*
247  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
248  * waitrunningbufspace().
249  */
250 static struct mtx_padalign rbreqlock;
251
252 /*
253  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
254  */
255 static struct rwlock_padalign nblock;
256
257 /*
258  * Lock that protects bdirtywait.
259  */
260 static struct mtx_padalign bdirtylock;
261
262 /*
263  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
264  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
265  * is idling.
266  */
267 static int bd_request;
268
269 /*
270  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
271  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
272  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
273  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
274  */
275 static int bd_speedupreq;
276
277 /*
278  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
279  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
280  * really that bad.  it would be better to split the buffer
281  * for input in the case of buffers partially already in memory,
282  * but the code is intricate enough already.
283  */
284 vm_page_t bogus_page;
285
286 /*
287  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
288  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
289  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
290  */
291 static int runningbufreq;
292
293 /* 
294  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
295  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
296  * by and/or.
297  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountadd(), bwillwrite(),
298  * getnewbuf(), and getblk().
299  */
300 static volatile int needsbuffer;
301
302 /*
303  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
304  */
305 static int bdirtywait;
306
307 /*
308  * Definitions for the buffer free lists.
309  */
310 #define BUFFER_QUEUES   5       /* number of free buffer queues */
311
312 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
313 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
314 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
315 #define QUEUE_EMPTYKVA  3       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
316 #define QUEUE_EMPTY     4       /* empty buffer headers */
317 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
318
319 /* Queues for free buffers with various properties */
320 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
321 #ifdef INVARIANTS
322 static int bq_len[BUFFER_QUEUES];
323 #endif
324
325 /*
326  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
327  * buf_wmesg is referred from macros.
328  */
329 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
330
331 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
332 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
333 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
334
335 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
336     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
337 static int
338 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
339 {
340         long lvalue;
341         int ivalue;
342
343         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
344                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
345         lvalue = *(long *)arg1;
346         if (lvalue > INT_MAX)
347                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
348                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
349         ivalue = lvalue;
350         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
351 }
352 #endif
353
354 /*
355  *      bqlock:
356  *
357  *      Return the appropriate queue lock based on the index.
358  */
359 static inline struct mtx *
360 bqlock(int qindex)
361 {
362
363         if (qindex == QUEUE_DIRTY)
364                 return (struct mtx *)(&bqdirty);
365         return (struct mtx *)(&bqclean);
366 }
367
368 /*
369  *      bdirtywakeup:
370  *
371  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
372  */
373 static void
374 bdirtywakeup(void)
375 {
376         mtx_lock(&bdirtylock);
377         if (bdirtywait) {
378                 bdirtywait = 0;
379                 wakeup(&bdirtywait);
380         }
381         mtx_unlock(&bdirtylock);
382 }
383
384 /*
385  *      bdirtysub:
386  *
387  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
388  *      threads blocked in bwillwrite().
389  */
390 static void
391 bdirtysub(void)
392 {
393
394         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, -1) ==
395             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
396                 bdirtywakeup();
397 }
398
399 /*
400  *      bdirtyadd:
401  *
402  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
403  *      daemon if needed.
404  */
405 static void
406 bdirtyadd(void)
407 {
408
409         /*
410          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
411          * buf daemon will keep running until the condition clears.
412          */
413         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, 1) ==
414             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
415                 bd_wakeup();
416 }
417
418 /*
419  *      bufspacewakeup:
420  *
421  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
422  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
423  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
424  *      bp's get placed back in the queues.
425  */
426
427 static __inline void
428 bufspacewakeup(void)
429 {
430         int need_wakeup, on;
431
432         /*
433          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
434          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
435          * process will be able to now.
436          */
437         rw_rlock(&nblock);
438         for (;;) {
439                 need_wakeup = 0;
440                 on = needsbuffer;
441                 if ((on & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) == 0)
442                         break;
443                 need_wakeup = 1;
444                 if (atomic_cmpset_rel_int(&needsbuffer, on,
445                     on & ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE))
446                         break;
447         }
448         if (need_wakeup)
449                 wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
450         rw_runlock(&nblock);
451 }
452
453 /*
454  *      runningwakeup:
455  *
456  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
457  *      below lorunningspace.
458  */
459 static void
460 runningwakeup(void)
461 {
462
463         mtx_lock(&rbreqlock);
464         if (runningbufreq) {
465                 runningbufreq = 0;
466                 wakeup(&runningbufreq);
467         }
468         mtx_unlock(&rbreqlock);
469 }
470
471 /*
472  *      runningbufwakeup:
473  *
474  *      Decrement the outstanding write count according.
475  */
476 void
477 runningbufwakeup(struct buf *bp)
478 {
479         long space, bspace;
480
481         bspace = bp->b_runningbufspace;
482         if (bspace == 0)
483                 return;
484         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
485         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
486             space, bspace));
487         bp->b_runningbufspace = 0;
488         /*
489          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
490          * the threshold to falling below it.
491          */
492         if (space < lorunningspace)
493                 return;
494         if (space - bspace > lorunningspace)
495                 return;
496         runningwakeup();
497 }
498
499 /*
500  *      bufcountadd:
501  *
502  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
503  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
504  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
505  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
506  */
507 static __inline void
508 bufcountadd(struct buf *bp)
509 {
510         int mask, need_wakeup, old, on;
511
512         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
513             ("buf %p already counted as free", bp));
514         bp->b_flags |= B_INFREECNT;
515         old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, 1);
516         KASSERT(old >= 0 && old < nbuf,
517             ("numfreebuffers climbed to %d", old + 1));
518         mask = VFS_BIO_NEED_ANY;
519         if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
520                 mask |= VFS_BIO_NEED_FREE;
521         rw_rlock(&nblock);
522         for (;;) {
523                 need_wakeup = 0;
524                 on = needsbuffer;
525                 if (on == 0)
526                         break;
527                 need_wakeup = 1;
528                 if (atomic_cmpset_rel_int(&needsbuffer, on, on & ~mask))
529                         break;
530         }
531         if (need_wakeup)
532                 wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
533         rw_runlock(&nblock);
534 }
535
536 /*
537  *      bufcountsub:
538  *
539  *      Decrement the numfreebuffers count as needed.
540  */
541 static void
542 bufcountsub(struct buf *bp)
543 {
544         int old;
545
546         /*
547          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
548          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
549          * numfreebuffers.
550          */
551         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
552                 KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0,
553                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
554                 bp->b_flags &= ~B_INFREECNT;
555                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
556                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
557         }
558 }
559
560 /*
561  *      waitrunningbufspace()
562  *
563  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
564  *      running.  This routine is used in async-write situations to
565  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
566  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
567  *
568  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
569  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
570  *      caller's write has reached the device.
571  */
572 void
573 waitrunningbufspace(void)
574 {
575
576         mtx_lock(&rbreqlock);
577         while (runningbufspace > hirunningspace) {
578                 runningbufreq = 1;
579                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
580         }
581         mtx_unlock(&rbreqlock);
582 }
583
584
585 /*
586  *      vfs_buf_test_cache:
587  *
588  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
589  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
590  *      valid data.
591  */
592 static __inline
593 void
594 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
595                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
596                   vm_page_t m)
597 {
598
599         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
600         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
601                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
602                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
603                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
604         }
605 }
606
607 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
608 static __inline void
609 bd_wakeup(void)
610 {
611
612         mtx_lock(&bdlock);
613         if (bd_request == 0) {
614                 bd_request = 1;
615                 wakeup(&bd_request);
616         }
617         mtx_unlock(&bdlock);
618 }
619
620 /*
621  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
622  */
623 void
624 bd_speedup(void)
625 {
626         int needwake;
627
628         mtx_lock(&bdlock);
629         needwake = 0;
630         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
631                 needwake = 1;
632         bd_speedupreq = 1;
633         bd_request = 1;
634         if (needwake)
635                 wakeup(&bd_request);
636         mtx_unlock(&bdlock);
637 }
638
639 #ifdef __i386__
640 #define TRANSIENT_DENOM 5
641 #else
642 #define TRANSIENT_DENOM 10
643 #endif
644
645 /*
646  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
647  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
648  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
649  * being reserved at this time.
650  */
651 caddr_t
652 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
653 {
654         int tuned_nbuf;
655         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
656
657         /*
658          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
659          * PAGE_SIZE is >= 1K)
660          */
661         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
662
663         /*
664          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
665          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
666          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
667          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
668          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
669          * maxbcache bytes.
670          *
671          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
672          */
673         if (nbuf == 0) {
674                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
675
676                 nbuf = 50;
677                 if (physmem_est > 4096)
678                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
679                             65536 / factor);
680                 if (physmem_est > 65536)
681                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
682                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
683
684                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
685                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
686                 tuned_nbuf = 1;
687         } else
688                 tuned_nbuf = 0;
689
690         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
691         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
692         if (nbuf > maxbuf) {
693                 if (!tuned_nbuf)
694                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
695                             maxbuf);
696                 nbuf = maxbuf;
697         }
698
699         /*
700          * Ideal allocation size for the transient bio submap if 10%
701          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
702          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
703          *
704          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
705          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
706          * maximum buffer map extent on the platform.
707          *
708          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
709          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
710          * with ample KVA space.
711          */
712         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
713                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
714                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
715                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
716                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
717                         /*
718                          * There is more KVA than memory.  Do not
719                          * adjust buffer map size, and assign the rest
720                          * of maxbuf to transient map.
721                          */
722                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
723                 } else {
724                         /*
725                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
726                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
727                          * the buffer map to the transient bio map.
728                          */
729                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
730                         buf_sz -= biotmap_sz;
731                 }
732                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
733                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
734                 else
735                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
736                 /*
737                  * Artifically limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
738                  * using the transient mapping.
739                  */
740                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
741                         bio_transient_maxcnt = 1024;
742                 if (tuned_nbuf)
743                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
744         }
745
746         /*
747          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
748          * We have no less then 16 and no more then 256.
749          */
750         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
751 #ifdef NSWBUF_MIN
752         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
753                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
754 #endif
755
756         /*
757          * Reserve space for the buffer cache buffers
758          */
759         swbuf = (void *)v;
760         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
761         buf = (void *)v;
762         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
763
764         return(v);
765 }
766
767 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
768 void
769 bufinit(void)
770 {
771         struct buf *bp;
772         int i;
773
774         mtx_init(&bqclean, "bufq clean lock", NULL, MTX_DEF);
775         mtx_init(&bqdirty, "bufq dirty lock", NULL, MTX_DEF);
776         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
777         rw_init(&nblock, "needsbuffer lock");
778         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
779         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
780
781         /* next, make a null set of free lists */
782         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
783                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
784
785         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
786         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
787                 bp = &buf[i];
788                 bzero(bp, sizeof *bp);
789                 bp->b_flags = B_INVAL | B_INFREECNT;
790                 bp->b_rcred = NOCRED;
791                 bp->b_wcred = NOCRED;
792                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
793                 bp->b_xflags = 0;
794                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
795                 BUF_LOCKINIT(bp);
796                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
797 #ifdef INVARIANTS
798                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
799 #endif
800         }
801
802         /*
803          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
804          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
805          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
806          * used by most other processes.  The differential is required to 
807          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
808          * be blocked waiting for buffer space.
809          *
810          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
811          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
812          * by the system.
813          */
814         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
815         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
816         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
817
818         /*
819          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
820          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
821          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
822          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
823          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
824          * hirunningspace.
825          */
826         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBSIZE),
827             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
828         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBSIZE);
829
830 /*
831  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
832  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
833  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
834  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
835  * (small) directories.
836  */
837         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
838
839 /*
840  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
841  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
842  */
843         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
844         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
845         numdirtybuffers = 0;
846 /*
847  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
848  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
849  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
850  * BKVASIZE'd buffers.
851  */
852         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
853                 hidirtybuffers >>= 1;
854         }
855         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
856
857 /*
858  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
859  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
860  * emergency reserve.
861  */
862         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
863         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
864         numfreebuffers = nbuf;
865
866         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
867             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
868         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
869 }
870
871 #ifdef INVARIANTS
872 static inline void
873 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
874 {
875
876         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0,
877             ("mapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
878         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
879             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
880         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
881             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
882 }
883
884 static inline void
885 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
886 {
887
888         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == B_UNMAPPED,
889             ("unmapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
890         KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf,
891             ("unmapped buf: corrupted b_kvabase %p", bp));
892         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
893             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
894 }
895
896 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
897 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
898 #else
899 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
900 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
901 #endif
902
903 static void
904 bpmap_qenter(struct buf *bp)
905 {
906
907         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
908
909         /*
910          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
911          * bp->b_offset may be offset into the first page.
912          */
913         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
914         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
915         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
916             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
917 }
918
919 /*
920  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
921  *
922  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
923  */
924 static void
925 bfreekva(struct buf *bp)
926 {
927
928         if (bp->b_kvasize == 0)
929                 return;
930
931         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
932         atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
933         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
934                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
935                 vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase,
936                     bp->b_kvasize);
937         } else {
938                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
939                 if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
940                         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc,
941                             bp->b_kvasize);
942                 }
943                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
944                 bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
945         }
946         bp->b_kvasize = 0;
947         bufspacewakeup();
948 }
949
950 /*
951  *      binsfree:
952  *
953  *      Insert the buffer into the appropriate free list.
954  */
955 static void
956 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
957 {
958         struct mtx *olock, *nlock;
959
960         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
961
962         olock = bqlock(bp->b_qindex);
963         nlock = bqlock(qindex);
964         mtx_lock(olock);
965         /* Handle delayed bremfree() processing. */
966         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
967                 bremfreel(bp);
968
969         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
970                 panic("binsfree: free buffer onto another queue???");
971
972         bp->b_qindex = qindex;
973         if (olock != nlock) {
974                 mtx_unlock(olock);
975                 mtx_lock(nlock);
976         }
977         if (bp->b_flags & B_AGE)
978                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
979         else
980                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
981 #ifdef INVARIANTS
982         bq_len[bp->b_qindex]++;
983 #endif
984         mtx_unlock(nlock);
985
986         /*
987          * Something we can maybe free or reuse.
988          */
989         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
990                 bufspacewakeup();
991
992         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
993                 bufcountadd(bp);
994 }
995
996 /*
997  *      bremfree:
998  *
999  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1000  *      
1001  */
1002 void
1003 bremfree(struct buf *bp)
1004 {
1005
1006         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1007         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1008             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1009         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1010             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1011         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1012
1013         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1014         bufcountsub(bp);
1015 }
1016
1017 /*
1018  *      bremfreef:
1019  *
1020  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1021  *      it abuses the b_freelist pointer.
1022  */
1023 void
1024 bremfreef(struct buf *bp)
1025 {
1026         struct mtx *qlock;
1027
1028         qlock = bqlock(bp->b_qindex);
1029         mtx_lock(qlock);
1030         bremfreel(bp);
1031         mtx_unlock(qlock);
1032 }
1033
1034 /*
1035  *      bremfreel:
1036  *
1037  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1038  *      correct qlock held.
1039  */
1040 static void
1041 bremfreel(struct buf *bp)
1042 {
1043
1044         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
1045             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1046         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1047             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
1048         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1049         mtx_assert(bqlock(bp->b_qindex), MA_OWNED);
1050
1051         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1052 #ifdef INVARIANTS
1053         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
1054             bp->b_qindex));
1055         bq_len[bp->b_qindex]--;
1056 #endif
1057         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1058         /*
1059          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
1060          * from the queue and return the stats are already done.
1061          */
1062         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1063                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1064                 return;
1065         }
1066         bufcountsub(bp);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1071  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1072  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1073  */
1074 void
1075 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
1076     int cnt, struct ucred * cred)
1077 {
1078         struct buf *rabp;
1079         int i;
1080
1081         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1082                 if (inmem(vp, *rablkno))
1083                         continue;
1084                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1085
1086                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1087                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1088                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
1089                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1090                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1091                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1092                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1093                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1094                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
1095                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
1096                         BUF_KERNPROC(rabp);
1097                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1098                         bstrategy(rabp);
1099                 } else {
1100                         brelse(rabp);
1101                 }
1102         }
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1107  *
1108  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1109  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1110  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1111  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1112  */
1113 int
1114 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1115     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1116 {
1117         struct buf *bp;
1118         int rv = 0, readwait = 0;
1119
1120         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1121         /*
1122          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1123          */
1124         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1125         if (bp == NULL)
1126                 return (EBUSY);
1127
1128         /* if not found in cache, do some I/O */
1129         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1130                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1131                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1132                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1133                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1134                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1135                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1136                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1137                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1138                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1139                 bstrategy(bp);
1140                 ++readwait;
1141         }
1142
1143         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1144
1145         if (readwait) {
1146                 rv = bufwait(bp);
1147         }
1148         return (rv);
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1153  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1154  * is invalid.
1155  *
1156  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1157  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1158  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1159  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1160  * here.
1161  */
1162 int
1163 bufwrite(struct buf *bp)
1164 {
1165         int oldflags;
1166         struct vnode *vp;
1167         long space;
1168         int vp_md;
1169
1170         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1171         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1172                 brelse(bp);
1173                 return (0);
1174         }
1175
1176         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1177                 barrierwrites++;
1178
1179         oldflags = bp->b_flags;
1180
1181         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1182
1183         if (bp->b_pin_count > 0)
1184                 bunpin_wait(bp);
1185
1186         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1187             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1188
1189         vp = bp->b_vp;
1190         if (vp)
1191                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1192         else
1193                 vp_md = 0;
1194
1195         /*
1196          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1197          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1198          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1199          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1200          */
1201         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1202         bundirty(bp);
1203
1204         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1205         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1206         bp->b_flags |= B_CACHE;
1207         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1208
1209         vfs_busy_pages(bp, 1);
1210
1211         /*
1212          * Normal bwrites pipeline writes
1213          */
1214         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1215         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1216
1217         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1218                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1219         if (oldflags & B_ASYNC)
1220                 BUF_KERNPROC(bp);
1221         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1222         bstrategy(bp);
1223
1224         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1225                 int rtval = bufwait(bp);
1226                 brelse(bp);
1227                 return (rtval);
1228         } else if (space > hirunningspace) {
1229                 /*
1230                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1231                  * system.  We will not deadlock here because
1232                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1233                  * to complete. We do not block here if it is the update
1234                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1235                  * to deadlock.
1236                  */
1237                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1238                         waitrunningbufspace();
1239         }
1240
1241         return (0);
1242 }
1243
1244 void
1245 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1246 {
1247         struct buf *nbp;
1248
1249         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1250                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1251                 altbufferflushes++;
1252         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1253                 BO_LOCK(bo);
1254                 /*
1255                  * Try to find a buffer to flush.
1256                  */
1257                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1258                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1259                             BUF_LOCK(nbp,
1260                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1261                                 continue;
1262                         if (bp == nbp)
1263                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1264                         BO_UNLOCK(bo);
1265                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
1266                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
1267                                 BO_LOCK(bo);
1268                                 BUF_UNLOCK(nbp);
1269                                 continue;
1270                         }
1271                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
1272                                 vfs_bio_awrite(nbp);
1273                         } else {
1274                                 bremfree(nbp);
1275                                 bawrite(nbp);
1276                         }
1277                         dirtybufferflushes++;
1278                         break;
1279                 }
1280                 if (nbp == NULL)
1281                         BO_UNLOCK(bo);
1282         }
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1287  * anything if the buffer is marked invalid.
1288  *
1289  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1290  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1291  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1292  * out synchronously.
1293  */
1294 void
1295 bdwrite(struct buf *bp)
1296 {
1297         struct thread *td = curthread;
1298         struct vnode *vp;
1299         struct bufobj *bo;
1300
1301         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1302         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1303         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1304             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1305         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1306
1307         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1308                 brelse(bp);
1309                 return;
1310         }
1311
1312         /*
1313          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1314          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1315          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1316          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1317          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1318          */
1319         vp = bp->b_vp;
1320         bo = bp->b_bufobj;
1321         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1322                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1323                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1324                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1325         } else
1326                 recursiveflushes++;
1327
1328         bdirty(bp);
1329         /*
1330          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1331          * true even of NFS now.
1332          */
1333         bp->b_flags |= B_CACHE;
1334
1335         /*
1336          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1337          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1338          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1339          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1340          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1341          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1342          * the bmap then...  So, this is important to do.
1343          */
1344         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1345                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1346         }
1347
1348         /*
1349          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1350          * pages.
1351          *
1352          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1353          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1354          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1355          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1356          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1357          * or perhaps the cluster will be completed.
1358          */
1359         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1360         bqrelse(bp);
1361
1362         /*
1363          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1364          * due to the softdep code.
1365          */
1366 }
1367
1368 /*
1369  *      bdirty:
1370  *
1371  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1372  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1373  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1374  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1375  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1376  *
1377  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1378  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1379  *      should only be called if the buffer is known-good.
1380  *
1381  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1382  *      count.
1383  *
1384  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1385  */
1386 void
1387 bdirty(struct buf *bp)
1388 {
1389
1390         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1391             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1392         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1393         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1394             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1395         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1396         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1397         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1398
1399         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1400                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1401                 reassignbuf(bp);
1402                 bdirtyadd();
1403         }
1404 }
1405
1406 /*
1407  *      bundirty:
1408  *
1409  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1410  *
1411  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1412  *      count.
1413  *      
1414  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1415  */
1416
1417 void
1418 bundirty(struct buf *bp)
1419 {
1420
1421         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1422         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1423         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1424             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1425         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1426
1427         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1428                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1429                 reassignbuf(bp);
1430                 bdirtysub();
1431         }
1432         /*
1433          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1434          */
1435         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1436 }
1437
1438 /*
1439  *      bawrite:
1440  *
1441  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1442  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1443  *
1444  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1445  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1446  */
1447 void
1448 bawrite(struct buf *bp)
1449 {
1450
1451         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1452         (void) bwrite(bp);
1453 }
1454
1455 /*
1456  *      babarrierwrite:
1457  *
1458  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1459  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1460  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1461  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1462  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1463  */
1464 void
1465 babarrierwrite(struct buf *bp)
1466 {
1467
1468         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1469         (void) bwrite(bp);
1470 }
1471
1472 /*
1473  *      bbarrierwrite:
1474  *
1475  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1476  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1477  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1478  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1479  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1480  */
1481 int
1482 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1483 {
1484
1485         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1486         return (bwrite(bp));
1487 }
1488
1489 /*
1490  *      bwillwrite:
1491  *
1492  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1493  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1494  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1495  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1496  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1497  */
1498 void
1499 bwillwrite(void)
1500 {
1501
1502         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1503                 mtx_lock(&bdirtylock);
1504                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1505                         bdirtywait = 1;
1506                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
1507                             "flswai", 0);
1508                 }
1509                 mtx_unlock(&bdirtylock);
1510         }
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Return true if we have too many dirty buffers.
1515  */
1516 int
1517 buf_dirty_count_severe(void)
1518 {
1519
1520         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1521 }
1522
1523 static __noinline int
1524 buf_vm_page_count_severe(void)
1525 {
1526
1527         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1528
1529         return vm_page_count_severe();
1530 }
1531
1532 /*
1533  *      brelse:
1534  *
1535  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1536  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1537  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1538  */
1539 void
1540 brelse(struct buf *bp)
1541 {
1542         int qindex;
1543
1544         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1545             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1546         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1547             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1548
1549         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1550                 /*
1551                  * Do not process, in particular, do not handle the
1552                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1553                  */
1554                 BUF_UNLOCK(bp);
1555                 return;
1556         }
1557
1558         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1559                 bqrelse(bp);
1560                 return;
1561         }
1562
1563         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1564             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1565                 /*
1566                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1567                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1568                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1569                  * is futile.
1570                  */
1571                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1572                 bdirty(bp);
1573         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1574             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1575                 /*
1576                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1577                  * cache the buffer.
1578                  */
1579                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1580                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1581                         buf_deallocate(bp);
1582                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1583                         bdirtysub();
1584                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1585                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1586                         if (bp->b_bufsize)
1587                                 allocbuf(bp, 0);
1588                         if (bp->b_vp)
1589                                 brelvp(bp);
1590                 }
1591         }
1592
1593         /*
1594          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1595          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1596          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1597          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1598          * 
1599          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1600          * if B_DELWRI is set.
1601          *
1602          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1603          * on pages to return pages to the VM page queues.
1604          */
1605         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1606                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1607         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1608                 /*
1609                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1610                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1611                  */
1612                 if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1613                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1614         }
1615
1616         /*
1617          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1618          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1619          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1620          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1621          *
1622          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1623          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1624          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1625          *
1626          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1627          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1628          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1629          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1630          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1631          * background write.
1632          */
1633         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1634             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1635                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1636                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1637                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1638             ) {
1639
1640                 int i, j, resid;
1641                 vm_page_t m;
1642                 off_t foff;
1643                 vm_pindex_t poff;
1644                 vm_object_t obj;
1645
1646                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1647
1648                 /*
1649                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1650                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1651                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1652                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1653                  *
1654                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1655                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1656                  * m->dirty, etc...). 
1657                  *
1658                  * See man buf(9) for more information
1659                  */
1660                 resid = bp->b_bufsize;
1661                 foff = bp->b_offset;
1662                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1663                         int had_bogus = 0;
1664
1665                         m = bp->b_pages[i];
1666
1667                         /*
1668                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1669                          * now.
1670                          */
1671                         if (m == bogus_page) {
1672                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1673                                 had_bogus = 1;
1674
1675                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
1676                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1677                                         vm_page_t mtmp;
1678                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1679                                         if (mtmp == bogus_page) {
1680                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1681                                                 if (!mtmp) {
1682                                                         panic("brelse: page missing\n");
1683                                                 }
1684                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1685                                         }
1686                                 }
1687                                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
1688
1689                                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_UNMAPPED)) == 0) {
1690                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1691                                         pmap_qenter(
1692                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1693                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1694                                 }
1695                                 m = bp->b_pages[i];
1696                         }
1697                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1698                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1699                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1700                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1701                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1702                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1703
1704                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1705                                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1706                                 while (vm_page_xbusied(m)) {
1707                                         vm_page_lock(m);
1708                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1709                                         vm_page_busy_sleep(m, "mbncsh");
1710                                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1711                                 }
1712                                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
1713                                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1714                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1715                                 if (had_bogus)
1716                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1717                         }
1718                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1719                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1720                 }
1721                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1722                         vfs_vmio_release(bp);
1723
1724         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1725
1726                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1727                         vfs_vmio_release(bp);
1728                 }
1729
1730         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1731                 if (bp->b_bufsize != 0)
1732                         allocbuf(bp, 0);
1733                 if (bp->b_vp != NULL)
1734                         brelvp(bp);
1735         }
1736                         
1737         /*
1738          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1739          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1740          * doesn't find it.
1741          */
1742         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1743             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1744                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1745         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1746                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1747                         bundirty(bp);
1748                 if (bp->b_vp)
1749                         brelvp(bp);
1750         }
1751
1752         /* buffers with no memory */
1753         if (bp->b_bufsize == 0) {
1754                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1755                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1756                         panic("losing buffer 1");
1757                 if (bp->b_kvasize)
1758                         qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1759                 else
1760                         qindex = QUEUE_EMPTY;
1761                 bp->b_flags |= B_AGE;
1762         /* buffers with junk contents */
1763         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1764             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1765                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1766                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1767                         panic("losing buffer 2");
1768                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1769                 bp->b_flags |= B_AGE;
1770         /* remaining buffers */
1771         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1772                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1773         else
1774                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1775
1776         binsfree(bp, qindex);
1777
1778         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1779         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1780                 panic("brelse: not dirty");
1781         /* unlock */
1782         BUF_UNLOCK(bp);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1787  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1788  *
1789  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1790  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1791  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1792  * again soon.
1793  *
1794  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1795  */
1796 void
1797 bqrelse(struct buf *bp)
1798 {
1799         int qindex;
1800
1801         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1802         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1803             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1804
1805         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1806                 /* do not release to free list */
1807                 BUF_UNLOCK(bp);
1808                 return;
1809         }
1810         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1811
1812         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1813                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1814                         bremfreef(bp);
1815                 goto out;
1816         }
1817
1818         /* buffers with stale but valid contents */
1819         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1820                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1821         } else {
1822                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
1823                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1824                         panic("bqrelse: not dirty");
1825                 /*
1826                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1827                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1828                  */
1829                 if (buf_vm_page_count_severe() &&
1830                     (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) == 0) {
1831                         /*
1832                          * We are too low on memory, we have to try to free
1833                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1834                          * making up its backing store) *now*.
1835                          */
1836                         brelse(bp);
1837                         return;
1838                 }
1839                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1840         }
1841         binsfree(bp, qindex);
1842
1843 out:
1844         /* unlock */
1845         BUF_UNLOCK(bp);
1846 }
1847
1848 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1849 static void
1850 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1851 {
1852         int i;
1853         vm_page_t m;
1854
1855         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
1856                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1857                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1858         } else
1859                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1860         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1861         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1862                 m = bp->b_pages[i];
1863                 bp->b_pages[i] = NULL;
1864                 /*
1865                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1866                  * everything on the inactive queue.
1867                  */
1868                 vm_page_lock(m);
1869                 vm_page_unwire(m, 0);
1870
1871                 /*
1872                  * Might as well free the page if we can and it has
1873                  * no valid data.  We also free the page if the
1874                  * buffer was used for direct I/O
1875                  */
1876                 if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1877                         if (m->wire_count == 0 && !vm_page_busied(m))
1878                                 vm_page_free(m);
1879                 } else if (bp->b_flags & B_DIRECT)
1880                         vm_page_try_to_free(m);
1881                 else if (buf_vm_page_count_severe())
1882                         vm_page_try_to_cache(m);
1883                 vm_page_unlock(m);
1884         }
1885         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1886         
1887         if (bp->b_bufsize) {
1888                 bufspacewakeup();
1889                 bp->b_bufsize = 0;
1890         }
1891         bp->b_npages = 0;
1892         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1893         if (bp->b_vp)
1894                 brelvp(bp);
1895 }
1896
1897 /*
1898  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1899  * write.
1900  */
1901 static int
1902 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1903 {
1904         struct buf *bpa;
1905         int match;
1906
1907         match = 0;
1908
1909         /* If the buf isn't in core skip it */
1910         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1911                 return (0);
1912
1913         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1914         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1915                 return (0);
1916
1917         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1918         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1919             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1920                 goto done;
1921
1922         if (bpa->b_bufsize != size)
1923                 goto done;
1924
1925         /*
1926          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1927          * block has been mapped.
1928          */
1929         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1930                 match = 1;
1931 done:
1932         BUF_UNLOCK(bpa);
1933         return (match);
1934 }
1935
1936 /*
1937  *      vfs_bio_awrite:
1938  *
1939  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1940  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1941  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1942  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1943  */
1944 int
1945 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1946 {
1947         struct bufobj *bo;
1948         int i;
1949         int j;
1950         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1951         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1952         int ncl;
1953         int nwritten;
1954         int size;
1955         int maxcl;
1956         int gbflags;
1957
1958         bo = &vp->v_bufobj;
1959         gbflags = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
1960         /*
1961          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1962          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1963          * rather then at the beginning.
1964          */
1965         if ((vp->v_type == VREG) && 
1966             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1967             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1968
1969                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1970                 maxcl = MAXPHYS / size;
1971
1972                 BO_RLOCK(bo);
1973                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1974                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1975                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1976                                 break;
1977
1978                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1979                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1980                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1981                                 break;
1982                 BO_RUNLOCK(bo);
1983                 --j;
1984                 ncl = i + j;
1985                 /*
1986                  * this is a possible cluster write
1987                  */
1988                 if (ncl != 1) {
1989                         BUF_UNLOCK(bp);
1990                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
1991                             gbflags);
1992                         return (nwritten);
1993                 }
1994         }
1995         bremfree(bp);
1996         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1997         /*
1998          * default (old) behavior, writing out only one block
1999          *
2000          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
2001          */
2002         nwritten = bp->b_bufsize;
2003         (void) bwrite(bp);
2004
2005         return (nwritten);
2006 }
2007
2008 static void
2009 setbufkva(struct buf *bp, vm_offset_t addr, int maxsize, int gbflags)
2010 {
2011
2012         KASSERT((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2013             bp->b_kvasize == 0, ("call bfreekva(%p)", bp));
2014         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2015                 bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2016         } else if ((gbflags & GB_KVAALLOC) != 0) {
2017                 KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0,
2018                     ("GB_KVAALLOC without GB_UNMAPPED"));
2019                 bp->b_kvaalloc = (caddr_t)addr;
2020                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2021                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2022         }
2023         bp->b_kvasize = maxsize;
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Allocate the buffer KVA and set b_kvasize. Also set b_kvabase if
2028  * needed.
2029  */
2030 static int
2031 allocbufkva(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2032 {
2033         vm_offset_t addr;
2034
2035         bfreekva(bp);
2036         addr = 0;
2037
2038         if (vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr)) {
2039                 /*
2040                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2041                  * to defragment the map.
2042                  */
2043                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2044                 return (1);
2045         }
2046         setbufkva(bp, addr, maxsize, gbflags);
2047         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2048         return (0);
2049 }
2050
2051 /*
2052  * Ask the bufdaemon for help, or act as bufdaemon itself, when a
2053  * locked vnode is supplied.
2054  */
2055 static void
2056 getnewbuf_bufd_help(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo,
2057     int defrag)
2058 {
2059         struct thread *td;
2060         char *waitmsg;
2061         int cnt, error, flags, norunbuf, wait;
2062
2063         mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2064
2065         if (defrag) {
2066                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2067                 waitmsg = "nbufkv";
2068         } else if (bufspace >= hibufspace) {
2069                 waitmsg = "nbufbs";
2070                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2071         } else {
2072                 waitmsg = "newbuf";
2073                 flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2074         }
2075         atomic_set_int(&needsbuffer, flags);
2076         mtx_unlock(&bqclean);
2077
2078         bd_speedup();   /* heeeelp */
2079         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
2080                 return;
2081
2082         td = curthread;
2083         cnt = 0;
2084         wait = MNT_NOWAIT;
2085         rw_wlock(&nblock);
2086         while ((needsbuffer & flags) != 0) {
2087                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
2088                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2089                         rw_wunlock(&nblock);
2090                         /*
2091                          * getblk() is called with a vnode locked, and
2092                          * some majority of the dirty buffers may as
2093                          * well belong to the vnode.  Flushing the
2094                          * buffers there would make a progress that
2095                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
2096                          * cannot lock the vnode.
2097                          */
2098                         if (cnt++ > 2)
2099                                 wait = MNT_WAIT;
2100                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "bufd_helper");
2101                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
2102                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
2103                         if (error == 0) {
2104                                 /* play bufdaemon */
2105                                 norunbuf = curthread_pflags_set(TDP_BUFNEED |
2106                                     TDP_NORUNNINGBUF);
2107                                 VOP_FSYNC(vp, wait, td);
2108                                 atomic_add_long(&notbufdflushes, 1);
2109                                 curthread_pflags_restore(norunbuf);
2110                         }
2111                         rw_wlock(&nblock);
2112                         if ((needsbuffer & flags) == 0)
2113                                 break;
2114                 }
2115                 error = rw_sleep(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer), &nblock,
2116                     (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo);
2117                 if (error != 0)
2118                         break;
2119         }
2120         rw_wunlock(&nblock);
2121 }
2122
2123 static void
2124 getnewbuf_reuse_bp(struct buf *bp, int qindex)
2125 {
2126
2127         CTR6(KTR_BUF, "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
2128             "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
2129              bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
2130         mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2131
2132         /*
2133          * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2134          * buffers.
2135          */
2136         KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2137             ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2138
2139         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
2140                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2141                         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
2142                         vfs_vmio_release(bp);
2143                 }
2144                 if (bp->b_vp != NULL)
2145                         brelvp(bp);
2146         }
2147
2148         /*
2149          * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still valid
2150          * after this operation.
2151          */
2152
2153         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
2154                 crfree(bp->b_rcred);
2155                 bp->b_rcred = NOCRED;
2156         }
2157         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2158                 crfree(bp->b_wcred);
2159                 bp->b_wcred = NOCRED;
2160         }
2161         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2162                 buf_deallocate(bp);
2163         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2164                 panic("losing buffer 3");
2165         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2166             bp, bp->b_vp, qindex));
2167         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2168             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
2169
2170         if (bp->b_bufsize)
2171                 allocbuf(bp, 0);
2172
2173         bp->b_flags &= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2174         bp->b_ioflags = 0;
2175         bp->b_xflags = 0;
2176         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
2177             ("buf %p still counted as free?", bp));
2178         bp->b_vflags = 0;
2179         bp->b_vp = NULL;
2180         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2181         bp->b_offset = NOOFFSET;
2182         bp->b_iodone = 0;
2183         bp->b_error = 0;
2184         bp->b_resid = 0;
2185         bp->b_bcount = 0;
2186         bp->b_npages = 0;
2187         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2188         bp->b_bufobj = NULL;
2189         bp->b_pin_count = 0;
2190         bp->b_fsprivate1 = NULL;
2191         bp->b_fsprivate2 = NULL;
2192         bp->b_fsprivate3 = NULL;
2193
2194         LIST_INIT(&bp->b_dep);
2195 }
2196
2197 static int flushingbufs;
2198
2199 static struct buf *
2200 getnewbuf_scan(int maxsize, int defrag, int unmapped, int metadata)
2201 {
2202         struct buf *bp, *nbp;
2203         int nqindex, qindex, pass;
2204
2205         KASSERT(!unmapped || !defrag, ("both unmapped and defrag"));
2206
2207         pass = 1;
2208 restart:
2209         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
2210
2211         /*
2212          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2213          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2214          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2215          * dip into our reserves.
2216          *
2217          * The scanning sequence is nominally: EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2218          * for the allocation of the mapped buffer.  For unmapped, the
2219          * easiest is to start with EMPTY outright.
2220          *
2221          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2222          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2223          * where we cannot backup.
2224          */
2225         nbp = NULL;
2226         mtx_lock(&bqclean);
2227         if (!defrag && unmapped) {
2228                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2229                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2230         }
2231         if (nbp == NULL) {
2232                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2233                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2234         }
2235
2236         /*
2237          * If no EMPTYKVA buffers and we are either defragging or
2238          * reusing, locate a CLEAN buffer to free or reuse.  If
2239          * bufspace useage is low skip this step so we can allocate a
2240          * new buffer.
2241          */
2242         if (nbp == NULL && (defrag || bufspace >= lobufspace)) {
2243                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2244                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2245         }
2246
2247         /*
2248          * If we could not find or were not allowed to reuse a CLEAN
2249          * buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY buffer.
2250          * We can only use an EMPTY buffer if allocating its KVA would
2251          * not otherwise run us out of buffer space.  No KVA is needed
2252          * for the unmapped allocation.
2253          */
2254         if (nbp == NULL && defrag == 0 && (bufspace + maxsize < hibufspace ||
2255             metadata)) {
2256                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2257                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2258         }
2259
2260         /*
2261          * All available buffers might be clean, retry ignoring the
2262          * lobufspace as the last resort.
2263          */
2264         if (nbp == NULL && !TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])) {
2265                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2266                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2267         }
2268
2269         /*
2270          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2271          * depending.
2272          */
2273         while ((bp = nbp) != NULL) {
2274                 qindex = nqindex;
2275
2276                 /*
2277                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
2278                  * block or do other fancy things).
2279                  */
2280                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
2281                         switch (qindex) {
2282                         case QUEUE_EMPTY:
2283                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2284                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2285                                 if (nbp != NULL)
2286                                         break;
2287                                 /* FALLTHROUGH */
2288                         case QUEUE_EMPTYKVA:
2289                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2290                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2291                                 if (nbp != NULL)
2292                                         break;
2293                                 /* FALLTHROUGH */
2294                         case QUEUE_CLEAN:
2295                                 if (metadata && pass == 1) {
2296                                         pass = 2;
2297                                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
2298                                         nbp = TAILQ_FIRST(
2299                                             &bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2300                                 }
2301                                 /*
2302                                  * nbp is NULL. 
2303                                  */
2304                                 break;
2305                         }
2306                 }
2307                 /*
2308                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2309                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2310                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2311                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2312                  */
2313                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2314                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2315                         continue;
2316                 }
2317
2318                 /*
2319                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2320                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
2321                  */
2322                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2323                         continue;
2324                 /*
2325                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2326                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2327                  */
2328                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
2329                         BUF_UNLOCK(bp);
2330                         continue;
2331                 }
2332
2333                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2334                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2335
2336                 bremfreel(bp);
2337                 mtx_unlock(&bqclean);
2338                 /*
2339                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2340                  * the scan from this point on.
2341                  */
2342
2343                 getnewbuf_reuse_bp(bp, qindex);
2344                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2345
2346                 /*
2347                  * If we are defragging then free the buffer.
2348                  */
2349                 if (defrag) {
2350                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2351                         bfreekva(bp);
2352                         brelse(bp);
2353                         defrag = 0;
2354                         goto restart;
2355                 }
2356
2357                 /*
2358                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2359                  * identity change by freeing the buffer.
2360                  */
2361                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2362                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2363                         bfreekva(bp);
2364                         brelse(bp);
2365                         goto restart;
2366                 }
2367
2368                 if (metadata)
2369                         break;
2370
2371                 /*
2372                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2373                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2374                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2375                  */
2376                 if (bufspace >= hibufspace)
2377                         flushingbufs = 1;
2378                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2379                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2380                         bfreekva(bp);
2381                         brelse(bp);
2382                         goto restart;
2383                 }
2384                 if (bufspace < lobufspace)
2385                         flushingbufs = 0;
2386                 break;
2387         }
2388         return (bp);
2389 }
2390
2391 /*
2392  *      getnewbuf:
2393  *
2394  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2395  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2396  *
2397  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
2398  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
2399  *
2400  *      We block if:
2401  *              We have insufficient buffer headers
2402  *              We have insufficient buffer space
2403  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
2404  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2405  */
2406 static struct buf *
2407 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
2408     int gbflags)
2409 {
2410         struct buf *bp;
2411         int defrag, metadata;
2412
2413         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2414             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2415         if (!unmapped_buf_allowed)
2416                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2417
2418         defrag = 0;
2419         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2420             vp->v_type == VCHR)
2421                 metadata = 1;
2422         else
2423                 metadata = 0;
2424         /*
2425          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2426          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2427          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2428          * async I/O rather then sync I/O.
2429          */
2430         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2431         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
2432 restart:
2433         bp = getnewbuf_scan(maxsize, defrag, (gbflags & (GB_UNMAPPED |
2434             GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED, metadata);
2435         if (bp != NULL)
2436                 defrag = 0;
2437
2438         /*
2439          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2440          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2441          *
2442          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2443          */
2444         if (bp == NULL) {
2445                 mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2446                 getnewbuf_bufd_help(vp, gbflags, slpflag, slptimeo, defrag);
2447                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2448         } else if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED) {
2449                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2450
2451                 bfreekva(bp);
2452                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
2453                 bp->b_kvabase = bp->b_data = unmapped_buf;
2454                 bp->b_kvasize = maxsize;
2455                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2456                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2457                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2458         } else {
2459                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2460
2461                 /*
2462                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2463                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2464                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2465                  * BKVASIZE chunks.
2466                  */
2467                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2468
2469                 if (maxsize != bp->b_kvasize || (bp->b_flags & (B_UNMAPPED |
2470                     B_KVAALLOC)) == B_UNMAPPED) {
2471                         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2472                                 defrag = 1;
2473                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2474                                 brelse(bp);
2475                                 goto restart;
2476                         }
2477                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2478                 } else if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0 &&
2479                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == 0) {
2480                         /*
2481                          * If the reused buffer has KVA allocated,
2482                          * reassign b_kvaalloc to b_kvabase.
2483                          */
2484                         bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2485                         bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2486                         atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace,
2487                             bp->b_kvasize);
2488                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2489                 } else if ((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2490                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == (GB_UNMAPPED |
2491                     GB_KVAALLOC)) {
2492                         /*
2493                          * The case of reused buffer already have KVA
2494                          * mapped, but the request is for unmapped
2495                          * buffer with KVA allocated.
2496                          */
2497                         bp->b_kvaalloc = bp->b_kvabase;
2498                         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2499                         bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2500                         atomic_add_long(&unmapped_bufspace,
2501                             bp->b_kvasize);
2502                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2503                 }
2504                 if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2505                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2506                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2507                         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2508                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2509                 }
2510         }
2511         return (bp);
2512 }
2513
2514 /*
2515  *      buf_daemon:
2516  *
2517  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2518  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2519  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2520  */
2521
2522 static struct kproc_desc buf_kp = {
2523         "bufdaemon",
2524         buf_daemon,
2525         &bufdaemonproc
2526 };
2527 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2528
2529 static int
2530 buf_flush(int target)
2531 {
2532         int flushed;
2533
2534         flushed = flushbufqueues(target, 0);
2535         if (flushed == 0) {
2536                 /*
2537                  * Could not find any buffers without rollback
2538                  * dependencies, so just write the first one
2539                  * in the hopes of eventually making progress.
2540                  */
2541                 flushed = flushbufqueues(target, 1);
2542         }
2543         return (flushed);
2544 }
2545
2546 static void
2547 buf_daemon()
2548 {
2549         int lodirty;
2550
2551         /*
2552          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2553          */
2554         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2555             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2556
2557         /*
2558          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2559          */
2560         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2561         mtx_lock(&bdlock);
2562         for (;;) {
2563                 bd_request = 0;
2564                 mtx_unlock(&bdlock);
2565
2566                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2567                 lodirty = lodirtybuffers;
2568                 if (bd_speedupreq) {
2569                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
2570                         bd_speedupreq = 0;
2571                 }
2572                 /*
2573                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2574                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2575                  * the I/O system.
2576                  */
2577                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
2578                         if (buf_flush(numdirtybuffers - lodirty) == 0)
2579                                 break;
2580                         kern_yield(PRI_USER);
2581                 }
2582
2583                 /*
2584                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2585                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2586                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2587                  * built up, within reason.
2588                  *
2589                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2590                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
2591                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
2592                  */
2593                 mtx_lock(&bdlock);
2594                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2595                         /*
2596                          * We reached our low water mark, reset the
2597                          * request and sleep until we are needed again.
2598                          * The sleep is just so the suspend code works.
2599                          */
2600                         bd_request = 0;
2601                         /*
2602                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
2603                          * changed via sysctl and the explicit transition
2604                          * out of shortfall was missed.
2605                          */
2606                         bdirtywakeup();
2607                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
2608                                 runningwakeup();
2609                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2610                 } else {
2611                         /*
2612                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2613                          * still have too many dirty buffers, we
2614                          * have to sleep and try again.  (rare)
2615                          */
2616                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2617                 }
2618         }
2619 }
2620
2621 /*
2622  *      flushbufqueues:
2623  *
2624  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2625  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2626  *      particularly sensitive to.
2627  */
2628 static int flushwithdeps = 0;
2629 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2630     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2631
2632 static int
2633 flushbufqueues(int target, int flushdeps)
2634 {
2635         struct buf *sentinel;
2636         struct vnode *vp;
2637         struct mount *mp;
2638         struct buf *bp;
2639         int hasdeps;
2640         int flushed;
2641         int queue;
2642         int error;
2643
2644         flushed = 0;
2645         queue = QUEUE_DIRTY;
2646         bp = NULL;
2647         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2648         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2649         mtx_lock(&bqdirty);
2650         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2651         mtx_unlock(&bqdirty);
2652         while (flushed != target) {
2653                 maybe_yield();
2654                 mtx_lock(&bqdirty);
2655                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2656                 if (bp != NULL) {
2657                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2658                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2659                             b_freelist);
2660                 } else {
2661                         mtx_unlock(&bqdirty);
2662                         break;
2663                 }
2664                 KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_SENTINEL,
2665                     ("parallel calls to flushbufqueues() bp %p", bp));
2666                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
2667                 mtx_unlock(&bqdirty);
2668                 if (error != 0)
2669                         continue;
2670                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2671                         BUF_UNLOCK(bp);
2672                         continue;
2673                 }
2674                 /*
2675                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2676                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2677                  */
2678                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2679                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2680                         BUF_UNLOCK(bp);
2681                         continue;
2682                 }
2683                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2684                         bremfreef(bp);
2685                         brelse(bp);
2686                         flushed++;
2687                         continue;
2688                 }
2689
2690                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2691                         if (flushdeps == 0) {
2692                                 BUF_UNLOCK(bp);
2693                                 continue;
2694                         }
2695                         hasdeps = 1;
2696                 } else
2697                         hasdeps = 0;
2698                 /*
2699                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2700                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2701                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2702                  * system.
2703                  *
2704                  * The lock order here is the reverse of the normal
2705                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2706                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2707                  */
2708                 vp = bp->b_vp;
2709                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2710                         BUF_UNLOCK(bp);
2711                         continue;
2712                 }
2713                 error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
2714                 if (error == 0) {
2715                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2716                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2717                         vfs_bio_awrite(bp);
2718                         vn_finished_write(mp);
2719                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2720                         flushwithdeps += hasdeps;
2721                         flushed++;
2722                         if (runningbufspace > hirunningspace)
2723                                 waitrunningbufspace();
2724                         continue;
2725                 }
2726                 vn_finished_write(mp);
2727                 BUF_UNLOCK(bp);
2728         }
2729         mtx_lock(&bqdirty);
2730         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2731         mtx_unlock(&bqdirty);
2732         free(sentinel, M_TEMP);
2733         return (flushed);
2734 }
2735
2736 /*
2737  * Check to see if a block is currently memory resident.
2738  */
2739 struct buf *
2740 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2741 {
2742         struct buf *bp;
2743
2744         BO_RLOCK(bo);
2745         bp = gbincore(bo, blkno);
2746         BO_RUNLOCK(bo);
2747         return (bp);
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Returns true if no I/O is needed to access the
2752  * associated VM object.  This is like incore except
2753  * it also hunts around in the VM system for the data.
2754  */
2755
2756 static int
2757 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2758 {
2759         vm_object_t obj;
2760         vm_offset_t toff, tinc, size;
2761         vm_page_t m;
2762         vm_ooffset_t off;
2763
2764         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2765
2766         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2767                 return 1;
2768         if (vp->v_mount == NULL)
2769                 return 0;
2770         obj = vp->v_object;
2771         if (obj == NULL)
2772                 return (0);
2773
2774         size = PAGE_SIZE;
2775         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2776                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2777         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2778
2779         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2780         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2781                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2782                 if (!m)
2783                         goto notinmem;
2784                 tinc = size;
2785                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2786                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2787                 if (vm_page_is_valid(m,
2788                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2789                         goto notinmem;
2790         }
2791         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2792         return 1;
2793
2794 notinmem:
2795         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2796         return (0);
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2801  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2802  * to the size of the buffer.
2803  *
2804  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2805  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2806  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2807  *
2808  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2809  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2810  */
2811 static void
2812 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2813 {
2814         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2815         vm_page_t m;
2816         int i;
2817
2818         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2819                 return;
2820
2821         foff = bp->b_offset;
2822         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2823             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2824
2825         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2826         vfs_drain_busy_pages(bp);
2827         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2828         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2829                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2830                 eoff = noff;
2831                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2832                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2833                 m = bp->b_pages[i];
2834                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2835                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2836                 foff = noff;
2837         }
2838         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2839 }
2840
2841 static void
2842 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2843 {
2844         vm_object_t object;
2845         int i;
2846
2847         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2848         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2849
2850         /*
2851          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2852          * object has been flushed yet.
2853          */
2854         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2855                 vm_offset_t boffset;
2856                 vm_offset_t eoffset;
2857
2858                 /*
2859                  * test the pages to see if they have been modified directly
2860                  * by users through the VM system.
2861                  */
2862                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2863                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2864
2865                 /*
2866                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2867                  * (eoffset - boffset) bytes.
2868                  */
2869
2870                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2871                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2872                                 break;
2873                 }
2874                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2875
2876                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2877                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2878                                 break;
2879                         }
2880                 }
2881                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2882
2883                 /*
2884                  * Fit it to the buffer.
2885                  */
2886
2887                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2888                         eoffset = bp->b_bcount;
2889
2890                 /*
2891                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2892                  * dirty range.
2893                  */
2894
2895                 if (boffset < eoffset) {
2896                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2897                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2898                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2899                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2900                 }
2901         }
2902 }
2903
2904 /*
2905  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer. It handles the
2906  * cases of both B_UNMAPPED buffer, and buffer with the preallocated
2907  * KVA which is not mapped (B_KVAALLOC).
2908  */
2909 static void
2910 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
2911 {
2912         struct buf *scratch_bp;
2913         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
2914         off_t offset;
2915
2916         need_mapping = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 &&
2917             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
2918         need_kva = (bp->b_flags & (B_KVAALLOC | B_UNMAPPED)) == B_UNMAPPED &&
2919             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
2920         if (!need_mapping && !need_kva)
2921                 return;
2922
2923         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2924
2925         if (need_mapping && (bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
2926                 /*
2927                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
2928                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
2929                  * allocated space.
2930                  */
2931                 bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2932                 KASSERT(bp->b_kvaalloc != 0, ("kvaalloc == 0"));
2933                 bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2934                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2935                 goto has_addr;
2936         }
2937
2938         /*
2939          * Calculate the amount of the address space we would reserve
2940          * if the buffer was mapped.
2941          */
2942         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
2943         offset = blkno * bsize;
2944         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
2945         maxsize = imax(maxsize, bsize);
2946
2947 mapping_loop:
2948         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2949                 /*
2950                  * Request defragmentation. getnewbuf() returns us the
2951                  * allocated space by the scratch buffer KVA.
2952                  */
2953                 scratch_bp = getnewbuf(bp->b_vp, 0, 0, size, maxsize, gbflags |
2954                     (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC));
2955                 if (scratch_bp == NULL) {
2956                         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
2957                                 /*
2958                                  * XXXKIB: defragmentation cannot
2959                                  * succeed, not sure what else to do.
2960                                  */
2961                                 panic("GB_NOWAIT_BD and B_UNMAPPED %p", bp);
2962                         }
2963                         atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
2964                         goto mapping_loop;
2965                 }
2966                 KASSERT((scratch_bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0,
2967                     ("scratch bp !B_KVAALLOC %p", scratch_bp));
2968                 setbufkva(bp, (vm_offset_t)scratch_bp->b_kvaalloc,
2969                     scratch_bp->b_kvasize, gbflags);
2970
2971                 /* Get rid of the scratch buffer. */
2972                 scratch_bp->b_kvasize = 0;
2973                 scratch_bp->b_flags |= B_INVAL;
2974                 scratch_bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
2975                 brelse(scratch_bp);
2976         }
2977         if (!need_mapping)
2978                 return;
2979
2980 has_addr:
2981         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2982         bp->b_data = bp->b_saveaddr; /* b_offset is handled by bpmap_qenter */
2983         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2984         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2985         bpmap_qenter(bp);
2986 }
2987
2988 /*
2989  *      getblk:
2990  *
2991  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2992  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2993  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
2994  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2995  *      READ.
2996  *
2997  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2998  *      an existing buffer.
2999  *
3000  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3001  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3002  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3003  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3004  *
3005  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3006  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3007  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3008  *      backing VM.
3009  *
3010  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3011  *      B_CACHE bit is clear.
3012  *      
3013  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3014  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3015  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3016  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3017  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3018  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3019  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3020  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
3021  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3022  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3023  */
3024 struct buf *
3025 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3026     int flags)
3027 {
3028         struct buf *bp;
3029         struct bufobj *bo;
3030         int bsize, error, maxsize, vmio;
3031         off_t offset;
3032
3033         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3034         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3035             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3036         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3037         if (size > MAXBSIZE)
3038                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
3039         if (!unmapped_buf_allowed)
3040                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3041
3042         bo = &vp->v_bufobj;
3043 loop:
3044         BO_RLOCK(bo);
3045         bp = gbincore(bo, blkno);
3046         if (bp != NULL) {
3047                 int lockflags;
3048                 /*
3049                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3050                  * it must be on a queue.
3051                  */
3052                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3053
3054                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3055                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3056
3057                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3058                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3059
3060                 /*
3061                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3062                  * the buffer changed identities.
3063                  */
3064                 if (error == ENOLCK)
3065                         goto loop;
3066                 /* We timed out or were interrupted. */
3067                 else if (error)
3068                         return (NULL);
3069                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3070                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3071                         goto end;
3072
3073                 /*
3074                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3075                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3076                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3077                  * backing VM cache.
3078                  */
3079                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3080                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3081                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3082                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3083                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3084                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3085                 else
3086                         bremfree(bp);
3087
3088                 /*
3089                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3090                  */
3091                 if (bp->b_bcount != size) {
3092                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3093                             (size > bp->b_kvasize)) {
3094                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3095                                         /*
3096                                          * If buffer is pinned and caller does
3097                                          * not want sleep  waiting for it to be
3098                                          * unpinned, bail out
3099                                          * */
3100                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
3101                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
3102                                                         bqrelse(bp);
3103                                                         return (NULL);
3104                                                 } else {
3105                                                         bunpin_wait(bp);
3106                                                 }
3107                                         }
3108                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3109                                         bwrite(bp);
3110                                 } else {
3111                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3112                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3113                                                 brelse(bp);
3114                                         } else {
3115                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3116                                                 bwrite(bp);
3117                                         }
3118                                 }
3119                                 goto loop;
3120                         }
3121                 }
3122
3123                 /*
3124                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3125                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3126                  * reservation is requested.
3127                  */
3128                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3129
3130                 /*
3131                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
3132                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3133                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3134                  * unchanged from its previous state.
3135                  */
3136                 if (bp->b_bcount != size)
3137                         allocbuf(bp, size);
3138
3139                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3140                     ("getblk: no buffer offset"));
3141
3142                 /*
3143                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3144                  * be committed before we can return the buffer in
3145                  * order to prevent the caller from issuing a read
3146                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3147                  * it.
3148                  *
3149                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3150                  * operate properly either because they assume they
3151                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3152                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3153                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3154                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3155                  * preventing further loops.
3156                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3157                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3158                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3159                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3160                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3161                  * after the write.
3162                  *
3163                  * We might be able to do something fancy, like setting
3164                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3165                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3166                  * confusing.  This is much easier.
3167                  */
3168
3169                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3170                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3171                         bwrite(bp);
3172                         goto loop;
3173                 }
3174                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3175         } else {
3176                 /*
3177                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3178                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3179                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3180                  */
3181                 BO_RUNLOCK(bo);
3182                 /*
3183                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3184                  * here.
3185                  */
3186                 if (flags & GB_NOCREAT)
3187                         return NULL;
3188                 if (numfreebuffers == 0 && TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3189                         return NULL;
3190
3191                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3192                 offset = blkno * bsize;
3193                 vmio = vp->v_object != NULL;
3194                 if (vmio) {
3195                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3196                 } else {
3197                         maxsize = size;
3198                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3199                         flags &= ~GB_UNMAPPED;
3200                 }
3201                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3202
3203                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
3204                 if (bp == NULL) {
3205                         if (slpflag || slptimeo)
3206                                 return NULL;
3207                         goto loop;
3208                 }
3209
3210                 /*
3211                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3212                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3213                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3214                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3215                  * throw away the one we just created.
3216                  *
3217                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3218                  * with the vp especially considering limitations in
3219                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3220                  * lblkno's.
3221                  */
3222                 BO_LOCK(bo);
3223                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3224                         BO_UNLOCK(bo);
3225                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3226                         brelse(bp);
3227                         goto loop;
3228                 }
3229
3230                 /*
3231                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3232                  * be found by incore.
3233                  */
3234                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3235                 bp->b_offset = offset;
3236                 bgetvp(vp, bp);
3237                 BO_UNLOCK(bo);
3238
3239                 /*
3240                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3241                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3242                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3243                  * backing store for validity.
3244                  */
3245
3246                 if (vmio) {
3247                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3248                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3249                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3250                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3251                 } else {
3252                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3253                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3254                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3255                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3256                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3257                 }
3258
3259                 allocbuf(bp, size);
3260                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3261         }
3262         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3263         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3264 end:
3265         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3266             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3267         return (bp);
3268 }
3269
3270 /*
3271  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3272  * set to B_INVAL.
3273  */
3274 struct buf *
3275 geteblk(int size, int flags)
3276 {
3277         struct buf *bp;
3278         int maxsize;
3279
3280         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3281         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
3282                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3283                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3284                         return (NULL);
3285         }
3286         allocbuf(bp, size);
3287         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3288         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3289         return (bp);
3290 }
3291
3292
3293 /*
3294  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3295  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3296  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3297  * resize a buffer up or down.
3298  *
3299  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3300  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3301  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3302  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3303  *
3304  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3305  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3306  */
3307
3308 int
3309 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3310 {
3311         int newbsize, mbsize;
3312         int i;
3313
3314         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3315
3316         if (bp->b_kvasize < size)
3317                 panic("allocbuf: buffer too small");
3318
3319         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3320                 caddr_t origbuf;
3321                 int origbufsize;
3322                 /*
3323                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3324                  * mess with B_CACHE.
3325                  */
3326                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3327                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3328                         newbsize = mbsize;
3329                 else
3330                         newbsize = round_page(size);
3331
3332                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3333                         /*
3334                          * malloced buffers are not shrunk
3335                          */
3336                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3337                                 if (newbsize) {
3338                                         bp->b_bcount = size;
3339                                 } else {
3340                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3341                                         if (bp->b_bufsize) {
3342                                                 atomic_subtract_long(
3343                                                     &bufmallocspace,
3344                                                     bp->b_bufsize);
3345                                                 bufspacewakeup();
3346                                                 bp->b_bufsize = 0;
3347                                         }
3348                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3349                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3350                                         bp->b_bcount = 0;
3351                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3352                                 }
3353                                 return 1;
3354                         }               
3355                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3356                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3357                         /*
3358                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3359                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3360                          * grows.
3361                          */
3362                         /*
3363                          * There is a potential smp race here that could lead
3364                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3365                          * is probably extremely rare and not worth worrying
3366                          * over.
3367                          */
3368                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3369                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3370                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3371
3372                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3373                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3374                                 bp->b_bcount = size;
3375                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3376                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3377                                 return 1;
3378                         }
3379                         origbuf = NULL;
3380                         origbufsize = 0;
3381                         /*
3382                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
3383                          * then we revert to the page-allocation scheme.
3384                          */
3385                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3386                                 origbuf = bp->b_data;
3387                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3388                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3389                                 if (bp->b_bufsize) {
3390                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3391                                             bp->b_bufsize);
3392                                         bufspacewakeup();
3393                                         bp->b_bufsize = 0;
3394                                 }
3395                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3396                                 newbsize = round_page(newbsize);
3397                         }
3398                         vm_hold_load_pages(
3399                             bp,
3400                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3401                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3402                         if (origbuf) {
3403                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3404                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3405                         }
3406                 }
3407         } else {
3408                 int desiredpages;
3409
3410                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3411                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3412                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3413
3414                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3415                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3416                 /*
3417                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3418                  * 0-length.
3419                  */
3420                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3421                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3422
3423                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3424                         /*
3425                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3426                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3427                          * if we have to remove any pages.
3428                          */
3429                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3430                                 vm_page_t m;
3431
3432                                 if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3433                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3434                                         pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3435                                             (vm_offset_t)bp->b_data) +
3436                                             (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3437                                             (bp->b_npages - desiredpages));
3438                                 } else
3439                                         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3440                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3441                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3442                                         /*
3443                                          * the page is not freed here -- it
3444                                          * is the responsibility of 
3445                                          * vnode_pager_setsize
3446                                          */
3447                                         m = bp->b_pages[i];
3448                                         KASSERT(m != bogus_page,
3449                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3450                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m,
3451                                             "biodep"))
3452                                                 continue;
3453
3454                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3455                                         vm_page_lock(m);
3456                                         vm_page_unwire(m, 0);
3457                                         vm_page_unlock(m);
3458                                 }
3459                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3460                                 bp->b_npages = desiredpages;
3461                         }
3462                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3463                         /*
3464                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3465                          * byte-granular fashion.
3466                          */
3467                         vm_object_t obj;
3468                         vm_offset_t toff;
3469                         vm_offset_t tinc;
3470
3471                         /*
3472                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3473                          * allocating them if necessary.  We must clear
3474                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3475                          * range covered by the buffer.
3476                          */
3477
3478                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3479
3480                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3481                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3482                                 vm_page_t m;
3483
3484                                 /*
3485                                  * We must allocate system pages since blocking
3486                                  * here could interfere with paging I/O, no
3487                                  * matter which process we are.
3488                                  *
3489                                  * Only exclusive busy can be tested here.
3490                                  * Blocking on shared busy might lead to
3491                                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3492                                  * pages are vfs_busy_pages().
3493                                  */
3494                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3495                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3496                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3497                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3498                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3499                                 if (m->valid == 0)
3500                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3501                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3502                                 ++bp->b_npages;
3503                         }
3504
3505                         /*
3506                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3507                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3508                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3509                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3510                          * aligned range ( newbsize ).
3511                          *
3512                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3513                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3514                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3515                          * fails with NFS if the server or some other client
3516                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3517                          * B_CACHE may remain set! XXX
3518                          */
3519
3520                         toff = bp->b_bcount;
3521                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3522
3523                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3524                                 vm_pindex_t pi;
3525
3526                                 if (tinc > (size - toff))
3527                                         tinc = size - toff;
3528
3529                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3530                                     PAGE_SHIFT;
3531
3532                                 vfs_buf_test_cache(
3533                                     bp, 
3534                                     bp->b_offset,
3535                                     toff, 
3536                                     tinc, 
3537                                     bp->b_pages[pi]
3538                                 );
3539                                 toff += tinc;
3540                                 tinc = PAGE_SIZE;
3541                         }
3542                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3543
3544                         /*
3545                          * Step 3, fixup the KVM pmap.
3546                          */
3547                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0)
3548                                 bpmap_qenter(bp);
3549                         else
3550                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3551                 }
3552         }
3553         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3554                 bufspacewakeup();
3555         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3556         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3557         return 1;
3558 }
3559
3560 extern int inflight_transient_maps;
3561
3562 void
3563 biodone(struct bio *bp)
3564 {
3565         struct mtx *mtxp;
3566         void (*done)(struct bio *);
3567         vm_offset_t start, end;
3568
3569         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3570                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
3571                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
3572                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3573                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3574                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3575                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
3576                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3577         }
3578         done = bp->bio_done;
3579         if (done == NULL) {
3580                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3581                 mtx_lock(mtxp);
3582                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3583                 wakeup(bp);
3584                 mtx_unlock(mtxp);
3585         } else {
3586                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3587                 done(bp);
3588         }
3589 }
3590
3591 /*
3592  * Wait for a BIO to finish.
3593  */
3594 int
3595 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3596 {
3597         struct mtx *mtxp;
3598
3599         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3600         mtx_lock(mtxp);
3601         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3602                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
3603         mtx_unlock(mtxp);
3604         if (bp->bio_error != 0)
3605                 return (bp->bio_error);
3606         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3607                 return (0);
3608         return (EIO);
3609 }
3610
3611 void
3612 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3613 {
3614         
3615         if (error) {
3616                 bp->bio_error = error;
3617                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3618         }
3619         if (stat != NULL)
3620                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3621         biodone(bp);
3622 }
3623
3624 /*
3625  *      bufwait:
3626  *
3627  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3628  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3629  *      error and cleared.
3630  */
3631 int
3632 bufwait(struct buf *bp)
3633 {
3634         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3635                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3636         else
3637                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3638         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3639                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3640                 return (EINTR);
3641         }
3642         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3643                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3644         } else {
3645                 return (0);
3646         }
3647 }
3648
3649  /*
3650   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3651   */
3652 static void
3653 bufdonebio(struct bio *bip)
3654 {
3655         struct buf *bp;
3656
3657         bp = bip->bio_caller2;
3658         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3659         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3660         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3661         bp->b_error = bip->bio_error;
3662         if (bp->b_error)
3663                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3664         bufdone(bp);
3665         g_destroy_bio(bip);
3666 }
3667
3668 void
3669 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3670 {
3671         struct cdevsw *csw;
3672         int ref;
3673
3674         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3675             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s) %p",
3676             devtoname(dev), dev));
3677
3678         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3679         dev_strategy_csw(dev, csw, bp);
3680         dev_relthread(dev, ref);
3681 }
3682
3683 void
3684 dev_strategy_csw(struct cdev *dev, struct cdevsw *csw, struct buf *bp)
3685 {
3686         struct bio *bip;
3687
3688         KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ || bp->b_iocmd == BIO_WRITE,
3689             ("b_iocmd botch"));
3690         KASSERT(((dev->si_flags & SI_ETERNAL) != 0 && csw != NULL) ||
3691             dev->si_threadcount > 0,
3692             ("dev_strategy_csw threadcount cdev *(%s) %p", devtoname(dev),
3693             dev));
3694         if (csw == NULL) {
3695                 bp->b_error = ENXIO;
3696                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3697                 bufdone(bp);
3698                 return;
3699         }
3700         for (;;) {
3701                 bip = g_new_bio();
3702                 if (bip != NULL)
3703                         break;
3704                 /* Try again later */
3705                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3706         }
3707         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3708         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3709         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3710         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3711         bdata2bio(bp, bip);
3712         bip->bio_done = bufdonebio;
3713         bip->bio_caller2 = bp;
3714         bip->bio_dev = dev;
3715         (*csw->d_strategy)(bip);
3716 }
3717
3718 /*
3719  *      bufdone:
3720  *
3721  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3722  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3723  *      not allowed.
3724  *
3725  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3726  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3727  *      assuming B_INVAL is clear.
3728  *
3729  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3730  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3731  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3732  *
3733  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3734  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3735  *      in the biodone routine.
3736  */
3737 void
3738 bufdone(struct buf *bp)
3739 {
3740         struct bufobj *dropobj;
3741         void    (*biodone)(struct buf *);
3742
3743         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3744         dropobj = NULL;
3745
3746         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3747         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3748
3749         runningbufwakeup(bp);
3750         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3751                 dropobj = bp->b_bufobj;
3752         /* call optional completion function if requested */
3753         if (bp->b_iodone != NULL) {
3754                 biodone = bp->b_iodone;
3755                 bp->b_iodone = NULL;
3756                 (*biodone) (bp);
3757                 if (dropobj)
3758                         bufobj_wdrop(dropobj);
3759                 return;
3760         }
3761
3762         bufdone_finish(bp);
3763
3764         if (dropobj)
3765                 bufobj_wdrop(dropobj);
3766 }
3767
3768 void
3769 bufdone_finish(struct buf *bp)
3770 {
3771         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3772
3773         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3774                 buf_complete(bp);
3775
3776         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3777                 vm_ooffset_t foff;
3778                 vm_page_t m;
3779                 vm_object_t obj;
3780                 struct vnode *vp;
3781                 int bogus, i, iosize;
3782
3783                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3784                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3785                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3786                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3787
3788                 vp = bp->b_vp;
3789                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3790                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3791                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3792                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3793
3794                 foff = bp->b_offset;
3795                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3796                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3797
3798                 /*
3799                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3800                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3801                  * routines.
3802                  */
3803                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3804                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3805                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3806                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3807                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3808                 }
3809                 bogus = 0;
3810                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3811                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3812                         int bogusflag = 0;
3813                         int resid;
3814
3815                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3816                         if (resid > iosize)
3817                                 resid = iosize;
3818
3819                         /*
3820                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3821                          */
3822                         m = bp->b_pages[i];
3823                         if (m == bogus_page) {
3824                                 bogus = bogusflag = 1;
3825                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3826                                 if (m == NULL)
3827                                         panic("biodone: page disappeared!");
3828                                 bp->b_pages[i] = m;
3829                         }
3830                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3831                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3832                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3833
3834                         /*
3835                          * In the write case, the valid and clean bits are
3836                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3837                          * only need to do this here in the read case.
3838                          */
3839                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3840                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3841                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3842                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3843                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3844                         }
3845
3846                         vm_page_sunbusy(m);
3847                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3848                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3849                         iosize -= resid;
3850                 }
3851                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3852                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3853                 if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3854                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3855                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3856                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3857                 }
3858         }
3859
3860         /*
3861          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3862          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3863          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3864          */
3865
3866         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3867                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3868                         brelse(bp);
3869                 else
3870                         bqrelse(bp);
3871         } else
3872                 bdone(bp);
3873 }
3874
3875 /*
3876  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3877  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3878  * consistant.
3879  */
3880 void
3881 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3882 {
3883         int i;
3884         vm_object_t obj;
3885         vm_page_t m;
3886
3887         runningbufwakeup(bp);
3888         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3889                 return;
3890
3891         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3892         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3893         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3894                 m = bp->b_pages[i];
3895                 if (m == bogus_page) {
3896                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3897                         if (!m)
3898                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3899                         bp->b_pages[i] = m;
3900                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3901                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3902                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3903                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3904                         } else
3905                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3906                 }
3907                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3908                 vm_page_sunbusy(m);
3909         }
3910         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3911         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * vfs_page_set_valid:
3916  *
3917  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3918  *      range is restricted to the buffer's size.
3919  *
3920  *      This routine is typically called after a read completes.
3921  */
3922 static void
3923 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3924 {
3925         vm_ooffset_t eoff;
3926
3927         /*
3928          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3929          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3930          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3931          * allocation size of the buffer.
3932          */
3933         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3934         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3935                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3936
3937         /*
3938          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3939          * entire page.
3940          */
3941         if (eoff > off)
3942                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3943 }
3944
3945 /*
3946  * vfs_page_set_validclean:
3947  *
3948  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3949  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3950  */
3951 static void
3952 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3953 {
3954         vm_ooffset_t soff, eoff;
3955
3956         /*
3957          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3958          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3959          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3960          * of the buffer.
3961          */
3962         soff = off;
3963         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3964         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3965                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3966
3967         /*
3968          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3969          * entire page.
3970          */
3971         if (eoff > soff) {
3972                 vm_page_set_validclean(
3973                     m,
3974                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3975                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3976                 );
3977         }
3978 }
3979
3980 /*
3981  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
3982  * exclusive busy, drain it.
3983  */
3984 void
3985 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
3986 {
3987         vm_page_t m;
3988         int i, last_busied;
3989
3990         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
3991         last_busied = 0;
3992         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3993                 m = bp->b_pages[i];
3994                 if (vm_page_xbusied(m)) {
3995                         for (; last_busied < i; last_busied++)
3996                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
3997                         while (vm_page_xbusied(m)) {
3998                                 vm_page_lock(m);
3999                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4000                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage");
4001                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4002                         }
4003                 }
4004         }
4005         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4006                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4007 }
4008
4009 /*
4010  * This routine is called before a device strategy routine.
4011  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4012  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4013  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4014  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4015  * inconsistant.
4016  *
4017  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4018  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4019  * and should be ignored.
4020  */
4021 void
4022 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4023 {
4024         int i, bogus;
4025         vm_object_t obj;
4026         vm_ooffset_t foff;
4027         vm_page_t m;
4028
4029         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4030                 return;
4031
4032         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4033         foff = bp->b_offset;
4034         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4035             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4036         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4037         vfs_drain_busy_pages(bp);
4038         if (bp->b_bufsize != 0)
4039                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4040         bogus = 0;
4041         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4042                 m = bp->b_pages[i];
4043
4044                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4045                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4046                         vm_page_sbusy(m);
4047                 }
4048                 /*
4049                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4050                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4051                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4052                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4053                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4054                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4055                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4056                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4057                  * first place ).  The replacement prevents the read
4058                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4059                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4060                  * It may not work properly with small-block devices.
4061                  * We need to find a better way.
4062                  */
4063                 if (clear_modify) {
4064                         pmap_remove_write(m);
4065                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4066                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4067                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4068                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4069                         bogus++;
4070                 }
4071                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4072         }
4073         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4074         if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4075                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4076                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4077                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4078         }
4079 }
4080
4081 /*
4082  *      vfs_bio_set_valid:
4083  *
4084  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4085  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4086  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4087  *      page.
4088  */
4089 void   
4090 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4091 {
4092         int i, n;
4093         vm_page_t m;
4094
4095         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4096                 return;
4097
4098         /*
4099          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4100          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4101          * first page that can be validated.
4102          */
4103         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4104         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4105
4106         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4107         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4108                 m = bp->b_pages[i];
4109                 if (n > size)
4110                         n = size;
4111                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4112                 base += n;
4113                 size -= n;
4114                 n = PAGE_SIZE;
4115         }
4116         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4117 }
4118
4119 /*
4120  *      vfs_bio_clrbuf:
4121  *
4122  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4123  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4124  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4125  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4126  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4127  *
4128  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4129  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4130  */
4131 void
4132 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4133 {
4134         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4135
4136         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4137                 clrbuf(bp);
4138                 return;
4139         }
4140         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4141         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4142         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4143         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4144             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4145                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4146                         goto unlock;
4147                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4148                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4149                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4150                         goto unlock;
4151                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4152                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4153                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4154                         goto unlock;
4155                 }
4156         }
4157         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4158         slide = 0;
4159         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4160                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4161                 ea = slide & PAGE_MASK;
4162                 if (ea == 0)
4163                         ea = PAGE_SIZE;
4164                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4165                         continue;
4166                 j = sa / DEV_BSIZE;
4167                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4168                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4169                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4170                         continue;
4171                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4172                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4173                 else {
4174                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4175                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4176                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4177                                             sa, DEV_BSIZE);
4178                                 }
4179                         }
4180                 }
4181                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4182         }
4183 unlock:
4184         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4185         bp->b_resid = 0;
4186 }
4187
4188 void
4189 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4190 {
4191         vm_page_t m;
4192         int i, n;
4193
4194         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4195                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4196                 bzero(bp->b_data + base, size);
4197         } else {
4198                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4199                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4200                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4201                         m = bp->b_pages[i];
4202                         if (n > size)
4203                                 n = size;
4204                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4205                         base += n;
4206                         size -= n;
4207                         n = PAGE_SIZE;
4208                 }
4209         }
4210 }
4211
4212 /*
4213  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4214  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4215  * not associated with a file object.
4216  */
4217 static void
4218 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4219 {
4220         vm_offset_t pg;
4221         vm_page_t p;
4222         int index;
4223
4224         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4225
4226         to = round_page(to);
4227         from = round_page(from);
4228         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4229
4230         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4231 tryagain:
4232                 /*
4233                  * note: must allocate system pages since blocking here
4234                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4235                  * process we are.
4236                  */
4237                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4238                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4239                 if (p == NULL) {
4240                         VM_WAIT;
4241                         goto tryagain;
4242                 }
4243                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4244                 bp->b_pages[index] = p;
4245         }
4246         bp->b_npages = index;
4247 }
4248
4249 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4250 static void
4251 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4252 {
4253         vm_offset_t from;
4254         vm_page_t p;
4255         int index, newnpages;
4256
4257         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4258
4259         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4260         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4261         if (bp->b_npages > newnpages)
4262                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4263         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4264                 p = bp->b_pages[index];
4265                 bp->b_pages[index] = NULL;
4266                 if (vm_page_sbusied(p))
4267                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4268                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4269                 p->wire_count--;
4270                 vm_page_free(p);
4271                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4272         }
4273         bp->b_npages = newnpages;
4274 }
4275
4276 /*
4277  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4278  *
4279  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4280  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4281  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4282  *
4283  * Note that even if the caller determines that the address space should
4284  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4285  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4286  * check the return value.
4287  */
4288 int
4289 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4290 {
4291         caddr_t kva;
4292         vm_prot_t prot;
4293         int pidx;
4294
4295         if (bp->b_bufsize < 0)
4296                 return (-1);
4297         prot = VM_PROT_READ;
4298         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4299                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4300         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4301             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4302             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4303                 return (-1);
4304         bp->b_npages = pidx;
4305         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4306                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
4307                 kva = bp->b_saveaddr;
4308                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4309                 bp->b_data = kva + (((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK);
4310                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4311         } else {
4312                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
4313                 bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4314                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4315                 bp->b_data = unmapped_buf;
4316         }
4317         return(0);
4318 }
4319
4320 /*
4321  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4322  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4323  */
4324 void
4325 vunmapbuf(struct buf *bp)
4326 {
4327         int npages;
4328
4329         npages = bp->b_npages;
4330         if (bp->b_flags & B_UNMAPPED)
4331                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4332         else
4333                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4334         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4335         
4336         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
4337 }
4338
4339 void
4340 bdone(struct buf *bp)
4341 {
4342         struct mtx *mtxp;
4343
4344         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4345         mtx_lock(mtxp);
4346         bp->b_flags |= B_DONE;
4347         wakeup(bp);
4348         mtx_unlock(mtxp);
4349 }
4350
4351 void
4352 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4353 {
4354         struct mtx *mtxp;
4355
4356         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4357         mtx_lock(mtxp);
4358         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4359                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4360         mtx_unlock(mtxp);
4361 }
4362
4363 int
4364 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4365 {
4366
4367         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
4368 }
4369
4370 void
4371 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4372 {
4373         int i = 0;
4374         struct vnode *vp;
4375
4376         vp = bp->b_vp;
4377         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4378         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4379             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4380         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4381         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4382 }
4383
4384 void
4385 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4386 {
4387
4388         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4389         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4390         bo->bo_numoutput++;
4391 }
4392
4393 void
4394 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4395 {
4396
4397         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4398         BO_LOCK(bo);
4399         bo->bo_numoutput++;
4400         BO_UNLOCK(bo);
4401 }
4402
4403 void
4404 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4405 {
4406
4407         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4408         BO_LOCK(bo);
4409         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4410         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4411                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4412                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4413         }
4414         BO_UNLOCK(bo);
4415 }
4416
4417 int
4418 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4419 {
4420         int error;
4421
4422         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4423         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4424         error = 0;
4425         while (bo->bo_numoutput) {
4426                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4427                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4428                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4429                 if (error)
4430                         break;
4431         }
4432         return (error);
4433 }
4434
4435 void
4436 bpin(struct buf *bp)
4437 {
4438         struct mtx *mtxp;
4439
4440         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4441         mtx_lock(mtxp);
4442         bp->b_pin_count++;
4443         mtx_unlock(mtxp);
4444 }
4445
4446 void
4447 bunpin(struct buf *bp)
4448 {
4449         struct mtx *mtxp;
4450
4451         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4452         mtx_lock(mtxp);
4453         if (--bp->b_pin_count == 0)
4454                 wakeup(bp);
4455         mtx_unlock(mtxp);
4456 }
4457
4458 void
4459 bunpin_wait(struct buf *bp)
4460 {
4461         struct mtx *mtxp;
4462
4463         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4464         mtx_lock(mtxp);
4465         while (bp->b_pin_count > 0)
4466                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4467         mtx_unlock(mtxp);
4468 }
4469
4470 /*
4471  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4472  */
4473 void
4474 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4475 {
4476
4477         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0) {
4478                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4479                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4480                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4481                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4482                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4483                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4484                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4485                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4486                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4487                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4488         } else {
4489                 bip->bio_data = bp->b_data;
4490                 bip->bio_ma = NULL;
4491         }
4492 }
4493
4494 #include "opt_ddb.h"
4495 #ifdef DDB
4496 #include <ddb/ddb.h>
4497
4498 /* DDB command to show buffer data */
4499 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4500 {
4501         /* get args */
4502         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4503
4504         if (!have_addr) {
4505                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4506                 return;
4507         }
4508
4509         db_printf("buf at %p\n", bp);
4510         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4511             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4512             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4513         db_printf(
4514             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4515             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4516             "b_dep = %p\n",
4517             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4518             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4519             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4520         if (bp->b_npages) {
4521                 int i;
4522                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4523                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4524                         vm_page_t m;
4525                         m = bp->b_pages[i];
4526                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4527                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4528                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4529                                 db_printf(",");
4530                 }
4531                 db_printf("\n");
4532         }
4533         db_printf(" ");
4534         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4535 }
4536
4537 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4538 {
4539         struct buf *bp;
4540         int i;
4541
4542         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4543                 bp = &buf[i];
4544                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4545                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4546                         db_printf("\n");
4547                 }
4548         }
4549 }
4550
4551 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4552 {
4553         struct vnode *vp;
4554         struct buf *bp;
4555
4556         if (!have_addr) {
4557                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4558                 return;
4559         }
4560         vp = (struct vnode *)addr;
4561         db_printf("Clean buffers:\n");
4562         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4563                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4564                 db_printf("\n");
4565         }
4566         db_printf("Dirty buffers:\n");
4567         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4568                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4569                 db_printf("\n");
4570         }
4571 }
4572
4573 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4574 {
4575         struct buf *bp;
4576         int i, used = 0, nfree = 0;
4577
4578         if (have_addr) {
4579                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4580                 return;
4581         }
4582
4583         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4584                 bp = &buf[i];
4585                 if ((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0)
4586                         nfree++;
4587                 else
4588                         used++;
4589         }
4590
4591         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4592             nfree + used);
4593         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4594 }
4595 #endif /* DDB */