sys/kern/vfs_bio.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
   3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  25  * SUCH DAMAGE.
  26  */
  27
  28 /*
  29  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
  30  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
  31  * sure that the performance degradation associated with schemes such
  32  * as this is not realized.
  33  *
  34  * Author:  John S. Dyson
  35  * Significant help during the development and debugging phases
  36  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
  37  *
  38  * see man buf(9) for more info.
  39  */
  40
  41 #include <sys/cdefs.h>
  42 __FBSDID("$FreeBSD$");
  43
  44 #include <sys/param.h>
  45 #include <sys/systm.h>
  46 #include <sys/bio.h>
  47 #include <sys/conf.h>
  48 #include <sys/buf.h>
  49 #include <sys/devicestat.h>
  50 #include <sys/eventhandler.h>
  51 #include <sys/limits.h>
  52 #include <sys/lock.h>
  53 #include <sys/malloc.h>
  54 #include <sys/mount.h>
  55 #include <sys/mutex.h>
  56 #include <sys/kernel.h>
  57 #include <sys/kthread.h>
  58 #include <sys/proc.h>
  59 #include <sys/resourcevar.h>
  60 #include <sys/sysctl.h>
  61 #include <sys/vmmeter.h>
  62 #include <sys/vnode.h>
  63 #include <geom/geom.h>
  64 #include <vm/vm.h>
  65 #include <vm/vm_param.h>
  66 #include <vm/vm_kern.h>
  67 #include <vm/vm_pageout.h>
  68 #include <vm/vm_page.h>
  69 #include <vm/vm_object.h>
  70 #include <vm/vm_extern.h>
  71 #include <vm/vm_map.h>
  72 #include "opt_directio.h"
  73 #include "opt_swap.h"
  74
  75 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
  76
  77 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
  78
  79 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
  80         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
  81         .bop_write      =       bufwrite,
  82         .bop_strategy   =       bufstrategy,
  83         .bop_sync       =       bufsync,
  84         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
  85 };
  86
  87 /*
  88  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
  89  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
  90  */
  91 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
  92
  93 static struct proc *bufdaemonproc;
  94
  95 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
  96 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
  97                 vm_offset_t to);
  98 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
  99                 vm_offset_t to);
 100 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
 101                                int pageno, vm_page_t m);
 102 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
 103 static void vfs_setdirty(struct buf *bp);
 104 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
 105 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
 106 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
 107                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
 108 static int flushbufqueues(int, int);
 109 static void buf_daemon(void);
 110 static void bremfreel(struct buf *bp);
 111
 112 int vmiodirenable = TRUE;
 113 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
 114     "Use the VM system for directory writes");
 115 int runningbufspace;
 116 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
 117     "Amount of presently outstanding async buffer io");
 118 static int bufspace;
 119 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
 120     "Virtual memory used for buffers");
 121 static int maxbufspace;
 122 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
 123     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
 124 static int bufmallocspace;
 125 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
 126     "Amount of malloced memory for buffers");
 127 static int maxbufmallocspace;
 128 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
 129     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
 130 static int lobufspace;
 131 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
 132     "Minimum amount of buffers we want to have");
 133 int hibufspace;
 134 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
 135     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
 136 static int bufreusecnt;
 137 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
 138     "Number of times we have reused a buffer");
 139 static int buffreekvacnt;
 140 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
 141     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
 142 static int bufdefragcnt;
 143 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
 144     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
 145 static int lorunningspace;
 146 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
 147     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
 148 static int hirunningspace;
 149 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
 150     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
 151 int dirtybufferflushes;
 152 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
 153     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
 154 int bdwriteskip;
 155 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
 156     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
 157 int altbufferflushes;
 158 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
 159     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
 160 static int recursiveflushes;
 161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
 162     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
 163 static int numdirtybuffers;
 164 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
 165     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
 166 static int lodirtybuffers;
 167 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
 168     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
 169 static int hidirtybuffers;
 170 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
 171     "When the number of dirty buffers is considered severe");
 172 int dirtybufthresh;
 173 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
 174     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
 175 static int numfreebuffers;
 176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
 177     "Number of free buffers");
 178 static int lofreebuffers;
 179 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
 180    "XXX Unused");
 181 static int hifreebuffers;
 182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
 183    "XXX Complicatedly unused");
 184 static int getnewbufcalls;
 185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
 186    "Number of calls to getnewbuf");
 187 static int getnewbufrestarts;
 188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
 189     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
 190
 191 /*
 192  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
 193  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
 194  * is idling.
 195  */
 196 static int bd_request;
 197
 198 /*
 199  * This lock synchronizes access to bd_request.
 200  */
 201 static struct mtx bdlock;
 202
 203 /*
 204  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
 205  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
 206  * really that bad.  it would be better to split the buffer
 207  * for input in the case of buffers partially already in memory,
 208  * but the code is intricate enough already.
 209  */
 210 vm_page_t bogus_page;
 211
 212 /*
 213  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
 214  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
 215  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
 216  */
 217 static int runningbufreq;
 218
 219 /*
 220  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
 221  * waitrunningbufspace().
 222  */
 223 static struct mtx rbreqlock;
 224
 225 /*
 226  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
 227  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
 228  * by and/or.
 229  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountwakeup(), bwillwrite(),
 230  * getnewbuf(), and getblk().
 231  */
 232 static int needsbuffer;
 233
 234 /*
 235  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
 236  */
 237 static struct mtx nblock;
 238
 239 /*
 240  * Lock that protects against bwait()/bdone()/B_DONE races.
 241  */
 242
 243 static struct mtx bdonelock;
 244
 245 /*
 246  * Lock that protects against bwait()/bdone()/B_DONE races.
 247  */
 248 static struct mtx bpinlock;
 249
 250 /*
 251  * Definitions for the buffer free lists.
 252  */
 253 #define BUFFER_QUEUES   6       /* number of free buffer queues */
 254
 255 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
 256 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
 257 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
 258 #define QUEUE_DIRTY_GIANT 3     /* B_DELWRI buffers that need giant */
 259 #define QUEUE_EMPTYKVA  4       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
 260 #define QUEUE_EMPTY     5       /* empty buffer headers */
 261
 262 /* Queues for free buffers with various properties */
 263 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
 264
 265 /* Lock for the bufqueues */
 266 static struct mtx bqlock;
 267
 268 /*
 269  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
 270  * buf_wmesg is referred from macros.
 271  */
 272 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
 273
 274 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
 275 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
 276 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
 277 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
 278
 279 #ifdef DIRECTIO
 280 extern void ffs_rawread_setup(void);
 281 #endif /* DIRECTIO */
 282 /*
 283  *      numdirtywakeup:
 284  *
 285  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
 286  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
 287  */
 288
 289 static __inline void
 290 numdirtywakeup(int level)
 291 {
 292
 293         if (numdirtybuffers <= level) {
 294                 mtx_lock(&nblock);
 295                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
 296                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
 297                         wakeup(&needsbuffer);
 298                 }
 299                 mtx_unlock(&nblock);
 300         }
 301 }
 302
 303 /*
 304  *      bufspacewakeup:
 305  *
 306  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
 307  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free
 308  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when
 309  *      bp's get placed back in the queues.
 310  */
 311
 312 static __inline void
 313 bufspacewakeup(void)
 314 {
 315
 316         /*
 317          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
 318          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
 319          * process will be able to now.
 320          */
 321         mtx_lock(&nblock);
 322         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
 323                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
 324                 wakeup(&needsbuffer);
 325         }
 326         mtx_unlock(&nblock);
 327 }
 328
 329 /*
 330  * runningbufwakeup() - in-progress I/O accounting.
 331  *
 332  */
 333 void
 334 runningbufwakeup(struct buf *bp)
 335 {
 336
 337         if (bp->b_runningbufspace) {
 338                 atomic_subtract_int(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
 339                 bp->b_runningbufspace = 0;
 340                 mtx_lock(&rbreqlock);
 341                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
 342                         runningbufreq = 0;
 343                         wakeup(&runningbufreq);
 344                 }
 345                 mtx_unlock(&rbreqlock);
 346         }
 347 }
 348
 349 /*
 350  *      bufcountwakeup:
 351  *
 352  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
 353  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
 354  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
 355  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
 356  */
 357
 358 static __inline void
 359 bufcountwakeup(void)
 360 {
 361
 362         atomic_add_int(&numfreebuffers, 1);
 363         mtx_lock(&nblock);
 364         if (needsbuffer) {
 365                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
 366                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
 367                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
 368                 wakeup(&needsbuffer);
 369         }
 370         mtx_unlock(&nblock);
 371 }
 372
 373 /*
 374  *      waitrunningbufspace()
 375  *
 376  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
 377  *      running.  This routine is used in async-write situations to
 378  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
 379  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
 380  *
 381  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
 382  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
 383  *
 384  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits
 385  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
 386  *      caller's write has reached the device.
 387  */
 388 void
 389 waitrunningbufspace(void)
 390 {
 391
 392         mtx_lock(&rbreqlock);
 393         while (runningbufspace > hirunningspace) {
 394                 ++runningbufreq;
 395                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
 396         }
 397         mtx_unlock(&rbreqlock);
 398 }
 399
 400
 401 /*
 402  *      vfs_buf_test_cache:
 403  *
 404  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
 405  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
 406  *      valid data.
 407  */
 408 static __inline
 409 void
 410 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
 411                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
 412                   vm_page_t m)
 413 {
 414
 415         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
 416         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
 417                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
 418                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
 419                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
 420         }
 421 }
 422
 423 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
 424 static __inline
 425 void
 426 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
 427 {
 428
 429         mtx_lock(&bdlock);
 430         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
 431                 bd_request = 1;
 432                 wakeup(&bd_request);
 433         }
 434         mtx_unlock(&bdlock);
 435 }
 436
 437 /*
 438  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
 439  */
 440
 441 static __inline
 442 void
 443 bd_speedup(void)
 444 {
 445
 446         bd_wakeup(1);
 447 }
 448
 449 /*
 450  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
 451  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
 452  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
 453  * being reserved at this time.
 454  */
 455 caddr_t
 456 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
 457 {
 458         int maxbuf;
 459
 460         /*
 461          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
 462          * PAGE_SIZE is >= 1K)
 463          */
 464         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
 465
 466         /*
 467          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
 468          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
 469          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
 470          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
 471          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
 472          * maxbcache bytes.
 473          *
 474          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
 475          */
 476         if (nbuf == 0) {
 477                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
 478
 479                 nbuf = 50;
 480                 if (physmem_est > 4096)
 481                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
 482                             65536 / factor);
 483                 if (physmem_est > 65536)
 484                         nbuf += (physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5);
 485
 486                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
 487                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
 488
 489                 /* XXX Avoid integer overflows later on with maxbufspace. */
 490                 maxbuf = (INT_MAX / 3) / BKVASIZE;
 491                 if (nbuf > maxbuf)
 492                         nbuf = maxbuf;
 493         }
 494
 495 #if 0
 496         /*
 497          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
 498          * kernel_map.
 499          */
 500         if (nbuf > (kernel_map->max_offset - kernel_map->min_offset) /
 501             (BKVASIZE * 2)) {
 502                 nbuf = (kernel_map->max_offset - kernel_map->min_offset) /
 503                     (BKVASIZE * 2);
 504                 printf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
 505         }
 506 #endif
 507
 508         /*
 509          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
 510          * We have no less then 16 and no more then 256.
 511          */
 512         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
 513 #ifdef NSWBUF_MIN
 514         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
 515                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
 516 #endif
 517 #ifdef DIRECTIO
 518         ffs_rawread_setup();
 519 #endif
 520
 521         /*
 522          * Reserve space for the buffer cache buffers
 523          */
 524         swbuf = (void *)v;
 525         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
 526         buf = (void *)v;
 527         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
 528
 529         return(v);
 530 }
 531
 532 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
 533 void
 534 bufinit(void)
 535 {
 536         struct buf *bp;
 537         int i;
 538
 539         mtx_init(&bqlock, "buf queue lock", NULL, MTX_DEF);
 540         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
 541         mtx_init(&nblock, "needsbuffer lock", NULL, MTX_DEF);
 542         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
 543         mtx_init(&bdonelock, "bdone lock", NULL, MTX_DEF);
 544         mtx_init(&bpinlock, "bpin lock", NULL, MTX_DEF);
 545
 546         /* next, make a null set of free lists */
 547         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
 548                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
 549
 550         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
 551         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
 552                 bp = &buf[i];
 553                 bzero(bp, sizeof *bp);
 554                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
 555                 bp->b_rcred = NOCRED;
 556                 bp->b_wcred = NOCRED;
 557                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
 558                 bp->b_vflags = 0;
 559                 bp->b_xflags = 0;
 560                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
 561                 BUF_LOCKINIT(bp);
 562                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
 563         }
 564
 565         /*
 566          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are
 567          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
 568          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
 569          * used by most other processes.  The differential is required to
 570          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might
 571          * be blocked waiting for buffer space.
 572          *
 573          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
 574          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
 575          * by the system.
 576          */
 577         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
 578         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
 579         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
 580
 581         lorunningspace = 512 * 1024;
 582         hirunningspace = 1024 * 1024;
 583
 584 /*
 585  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
 586  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
 587  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
 588  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
 589  * (small) directories.
 590  */
 591         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
 592
 593 /*
 594  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
 595  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
 596  */
 597         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
 598         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
 599         numdirtybuffers = 0;
 600 /*
 601  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
 602  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
 603  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
 604  * BKVASIZE'd (8K) buffers.
 605  */
 606         while (hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
 607                 hidirtybuffers >>= 1;
 608         }
 609         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
 610
 611 /*
 612  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
 613  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an
 614  * emergency reserve.
 615  */
 616         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
 617         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
 618         numfreebuffers = nbuf;
 619
 620 /*
 621  * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
 622  * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
 623  * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
 624  * from buf_daemon.
 625  */
 626
 627         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
 628             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
 629 }
 630
 631 /*
 632  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
 633  *
 634  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
 635  */
 636 static void
 637 bfreekva(struct buf *bp)
 638 {
 639
 640         if (bp->b_kvasize) {
 641                 atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
 642                 atomic_subtract_int(&bufspace, bp->b_kvasize);
 643                 vm_map_remove(buffer_map, (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
 644                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize);
 645                 bp->b_kvasize = 0;
 646                 bufspacewakeup();
 647         }
 648 }
 649
 650 /*
 651  *      bremfree:
 652  *
 653  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list in brelse.
 654  *
 655  */
 656 void
 657 bremfree(struct buf *bp)
 658 {
 659
 660         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
 661         KASSERT(BUF_REFCNT(bp), ("bremfree: buf must be locked."));
 662         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
 663             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
 664         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
 665             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
 666
 667         bp->b_flags |= B_REMFREE;
 668         /* Fixup numfreebuffers count.  */
 669         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)
 670                 atomic_subtract_int(&numfreebuffers, 1);
 671 }
 672
 673 /*
 674  *      bremfreef:
 675  *
 676  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
 677  *      it abuses the b_freelist pointer.
 678  */
 679 void
 680 bremfreef(struct buf *bp)
 681 {
 682         mtx_lock(&bqlock);
 683         bremfreel(bp);
 684         mtx_unlock(&bqlock);
 685 }
 686
 687 /*
 688  *      bremfreel:
 689  *
 690  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
 691  *      bqlock held.
 692  */
 693 static void
 694 bremfreel(struct buf *bp)
 695 {
 696         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
 697             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
 698         KASSERT(BUF_REFCNT(bp), ("bremfreel: buffer %p not locked.", bp));
 699         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
 700             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
 701         mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
 702
 703         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
 704         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
 705         /*
 706          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
 707          * from the queue and return the stats are already done.
 708          */
 709         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
 710                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
 711                 return;
 712         }
 713         /*
 714          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
 715          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
 716          * numfreebuffers.
 717          */
 718         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)
 719                 atomic_subtract_int(&numfreebuffers, 1);
 720 }
 721
 722
 723 /*
 724  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
 725  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
 726  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
 727  * getblk() ).  This is really just a special case of breadn().
 728  */
 729 int
 730 bread(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, struct ucred * cred,
 731     struct buf **bpp)
 732 {
 733
 734         return (breadn(vp, blkno, size, 0, 0, 0, cred, bpp));
 735 }
 736
 737 /*
 738  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
 739  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
 740  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
 741  */
 742 void
 743 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
 744     int cnt, struct ucred * cred)
 745 {
 746         struct buf *rabp;
 747         int i;
 748
 749         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
 750                 if (inmem(vp, *rablkno))
 751                         continue;
 752                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
 753
 754                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
 755                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
 756                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
 757                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
 758                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
 759                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
 760                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
 761                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
 762                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
 763                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
 764                         BUF_KERNPROC(rabp);
 765                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
 766                         bstrategy(rabp);
 767                 } else {
 768                         brelse(rabp);
 769                 }
 770         }
 771 }
 772
 773 /*
 774  * Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
 775  * read-ahead blocks.
 776  */
 777 int
 778 breadn(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size,
 779     daddr_t * rablkno, int *rabsize,
 780     int cnt, struct ucred * cred, struct buf **bpp)
 781 {
 782         struct buf *bp;
 783         int rv = 0, readwait = 0;
 784
 785         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
 786         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, 0);
 787
 788         /* if not found in cache, do some I/O */
 789         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
 790                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
 791                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
 792                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
 793                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
 794                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
 795                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
 796                         bp->b_rcred = crhold(cred);
 797                 vfs_busy_pages(bp, 0);
 798                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
 799                 bstrategy(bp);
 800                 ++readwait;
 801         }
 802
 803         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
 804
 805         if (readwait) {
 806                 rv = bufwait(bp);
 807         }
 808         return (rv);
 809 }
 810
 811 /*
 812  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
 813  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
 814  * is invalid.
 815  *
 816  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
 817  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
 818  * now so we set it generally.  This could be set either here
 819  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
 820  * here.
 821  */
 822 int
 823 bufwrite(struct buf *bp)
 824 {
 825         int oldflags;
 826         struct vnode *vp;
 827         int vp_md;
 828
 829         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
 830         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
 831                 brelse(bp);
 832                 return (0);
 833         }
 834
 835         oldflags = bp->b_flags;
 836
 837         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
 838                 panic("bufwrite: buffer is not busy???");
 839
 840         if (bp->b_pin_count > 0)
 841                 bunpin_wait(bp);
 842
 843         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
 844             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
 845
 846         vp = bp->b_vp;
 847         if (vp)
 848                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
 849         else
 850                 vp_md = 0;
 851
 852         /* Mark the buffer clean */
 853         bundirty(bp);
 854
 855         bp->b_flags &= ~B_DONE;
 856         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
 857         bp->b_flags |= B_CACHE;
 858         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
 859
 860         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
 861         vfs_busy_pages(bp, 1);
 862
 863         /*
 864          * Normal bwrites pipeline writes
 865          */
 866         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
 867         atomic_add_int(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
 868
 869         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
 870                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
 871         if (oldflags & B_ASYNC)
 872                 BUF_KERNPROC(bp);
 873         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
 874         bstrategy(bp);
 875
 876         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
 877                 int rtval = bufwait(bp);
 878                 brelse(bp);
 879                 return (rtval);
 880         } else {
 881                 /*
 882                  * don't allow the async write to saturate the I/O
 883                  * system.  We will not deadlock here because
 884                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
 885                  * to complete. We do not block here if it is the update
 886                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
 887                  * to deadlock.
 888                  */
 889                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
 890                         waitrunningbufspace();
 891         }
 892
 893         return (0);
 894 }
 895
 896 void
 897 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
 898 {
 899         struct buf *nbp;
 900
 901         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
 902                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
 903                 altbufferflushes++;
 904         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
 905                 BO_LOCK(bo);
 906                 /*
 907                  * Try to find a buffer to flush.
 908                  */
 909                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
 910                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
 911                             BUF_LOCK(nbp,
 912                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
 913                                 continue;
 914                         if (bp == nbp)
 915                                 panic("bdwrite: found ourselves");
 916                         BO_UNLOCK(bo);
 917                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
 918                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
 919                                 BO_LOCK(bo);
 920                                 BUF_UNLOCK(nbp);
 921                                 continue;
 922                         }
 923                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
 924                                 vfs_bio_awrite(nbp);
 925                         } else {
 926                                 bremfree(nbp);
 927                                 bawrite(nbp);
 928                         }
 929                         dirtybufferflushes++;
 930                         break;
 931                 }
 932                 if (nbp == NULL)
 933                         BO_UNLOCK(bo);
 934         }
 935 }
 936
 937 /*
 938  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
 939  * anything if the buffer is marked invalid.
 940  *
 941  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
 942  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
 943  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
 944  * out synchronously.
 945  */
 946 void
 947 bdwrite(struct buf *bp)
 948 {
 949         struct thread *td = curthread;
 950         struct vnode *vp;
 951         struct bufobj *bo;
 952
 953         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
 954         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
 955         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) != 0, ("bdwrite: buffer is not busy"));
 956
 957         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
 958                 brelse(bp);
 959                 return;
 960         }
 961
 962         /*
 963          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
 964          * If we are wildly over our limit, then force a complete
 965          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
 966          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
 967          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
 968          */
 969         vp = bp->b_vp;
 970         bo = bp->b_bufobj;
 971         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
 972                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
 973                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
 974                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
 975         } else
 976                 recursiveflushes++;
 977
 978         bdirty(bp);
 979         /*
 980          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
 981          * true even of NFS now.
 982          */
 983         bp->b_flags |= B_CACHE;
 984
 985         /*
 986          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
 987          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
 988          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
 989          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
 990          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
 991          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
 992          * the bmap then...  So, this is important to do.
 993          */
 994         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
 995                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
 996         }
 997
 998         /*
 999          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty pages.
1000          */
1001         vfs_setdirty(bp);
1002
1003         /*
1004          * We need to do this here to satisfy the vnode_pager and the
1005          * pageout daemon, so that it thinks that the pages have been
1006          * "cleaned".  Note that since the pages are in a delayed write
1007          * buffer -- the VFS layer "will" see that the pages get written
1008          * out on the next sync, or perhaps the cluster will be completed.
1009          */
1010         vfs_clean_pages(bp);
1011         bqrelse(bp);
1012
1013         /*
1014          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
1015          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
1016          * point).
1017          */
1018         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1019
1020         /*
1021          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1022          * due to the softdep code.
1023          */
1024 }
1025
1026 /*
1027  *      bdirty:
1028  *
1029  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1030  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to
1031  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1032  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1033  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).
1034  *
1035  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1036  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1037  *      should only be called if the buffer is known-good.
1038  *
1039  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1040  *      count.
1041  *
1042  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1043  */
1044 void
1045 bdirty(struct buf *bp)
1046 {
1047
1048         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1049             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1050         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) == 1, ("bdirty: bp %p not locked",bp));
1051         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1052         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1053             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1054         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1055         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1056
1057         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1058                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1059                 reassignbuf(bp);
1060                 atomic_add_int(&numdirtybuffers, 1);
1061                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1062         }
1063 }
1064
1065 /*
1066  *      bundirty:
1067  *
1068  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1069  *
1070  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1071  *      count.
1072  *
1073  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1074  */
1075
1076 void
1077 bundirty(struct buf *bp)
1078 {
1079
1080         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1081         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1082         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1083             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1084         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) == 1, ("bundirty: bp %p not locked",bp));
1085
1086         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1087                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1088                 reassignbuf(bp);
1089                 atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1090                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1091         }
1092         /*
1093          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1094          */
1095         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1096 }
1097
1098 /*
1099  *      bawrite:
1100  *
1101  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1102  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1103  *
1104  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
1105  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1106  */
1107 void
1108 bawrite(struct buf *bp)
1109 {
1110
1111         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1112         (void) bwrite(bp);
1113 }
1114
1115 /*
1116  *      bwillwrite:
1117  *
1118  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1119  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1120  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1121  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1122  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1123  */
1124
1125 void
1126 bwillwrite(void)
1127 {
1128
1129         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1130                 mtx_lock(&nblock);
1131                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1132                         bd_wakeup(1);
1133                         needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
1134                         msleep(&needsbuffer, &nblock,
1135                             (PRIBIO + 4), "flswai", 0);
1136                 }
1137                 mtx_unlock(&nblock);
1138         }
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Return true if we have too many dirty buffers.
1143  */
1144 int
1145 buf_dirty_count_severe(void)
1146 {
1147
1148         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1149 }
1150
1151 /*
1152  *      brelse:
1153  *
1154  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1155  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1156  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1157  */
1158 void
1159 brelse(struct buf *bp)
1160 {
1161         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1162             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1163         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1164             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1165
1166         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1167                 bqrelse(bp);
1168                 return;
1169         }
1170
1171         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE &&
1172             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1173             bp->b_error != ENXIO &&
1174             !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1175                 /*
1176                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1177                  * pages from being scrapped.  If B_INVAL is set then
1178                  * this case is not run and the next case is run to
1179                  * destroy the buffer.  B_INVAL can occur if the buffer
1180                  * is outside the range supported by the underlying device.
1181                  * If the error is that the device went away (ENXIO), we
1182                  * shouldn't redirty the buffer either, but discard the
1183                  * data too.
1184                  */
1185                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1186                 bdirty(bp);
1187         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1188             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1189                 /*
1190                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1191                  * cache the buffer.
1192                  */
1193                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1194                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1195                         buf_deallocate(bp);
1196                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1197                         atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1198                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1199                 }
1200                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1201                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1202                         if (bp->b_bufsize)
1203                                 allocbuf(bp, 0);
1204                         if (bp->b_vp)
1205                                 brelvp(bp);
1206                 }
1207         }
1208
1209         /*
1210          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release()
1211          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1212          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1213          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1214          *
1215          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1216          * if B_DELWRI is set.
1217          *
1218          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1219          * on pages to return pages to the VM page queues.
1220          */
1221         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1222                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1223         else if (vm_page_count_severe()) {
1224                 /*
1225                  * XXX This lock may not be necessary since BKGRDINPROG
1226                  * cannot be set while we hold the buf lock, it can only be
1227                  * cleared if it is already pending.
1228                  */
1229                 if (bp->b_vp) {
1230                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1231                         if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1232                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1233                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1234                 } else
1235                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1236         }
1237
1238         /*
1239          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1240          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1241          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1242          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1243          *
1244          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1245          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1246          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1247          *
1248          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1249          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1250          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1251          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1252          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1253          * background write.
1254          */
1255         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1256             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1257                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1258                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1259                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1260             ) {
1261
1262                 int i, j, resid;
1263                 vm_page_t m;
1264                 off_t foff;
1265                 vm_pindex_t poff;
1266                 vm_object_t obj;
1267
1268                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1269
1270                 /*
1271                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that
1272                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1273                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1274                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1275                  *
1276                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not
1277                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1278                  * m->dirty, etc...).
1279                  *
1280                  * See man buf(9) for more information
1281                  */
1282                 resid = bp->b_bufsize;
1283                 foff = bp->b_offset;
1284                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
1285                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1286                         int had_bogus = 0;
1287
1288                         m = bp->b_pages[i];
1289
1290                         /*
1291                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1292                          * now.
1293                          */
1294                         if (m == bogus_page) {
1295                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1296                                 had_bogus = 1;
1297
1298                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1299                                         vm_page_t mtmp;
1300                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1301                                         if (mtmp == bogus_page) {
1302                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1303                                                 if (!mtmp) {
1304                                                         panic("brelse: page missing\n");
1305                                                 }
1306                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1307                                         }
1308                                 }
1309
1310                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1311                                         pmap_qenter(
1312                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1313                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1314                                 }
1315                                 m = bp->b_pages[i];
1316                         }
1317                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1318                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1319                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1320                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1321                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1322
1323                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1324                                 vm_page_lock_queues();
1325                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1326                                 vm_page_unlock_queues();
1327                                 if (had_bogus)
1328                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1329                         }
1330                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1331                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1332                 }
1333                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
1334                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1335                         vfs_vmio_release(bp);
1336
1337         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1338
1339                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1340                         vfs_vmio_release(bp);
1341                 }
1342
1343         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1344                 if (bp->b_bufsize != 0)
1345                         allocbuf(bp, 0);
1346                 if (bp->b_vp != NULL)
1347                         brelvp(bp);
1348         }
1349
1350         if (BUF_REFCNT(bp) > 1) {
1351                 /* do not release to free list */
1352                 BUF_UNLOCK(bp);
1353                 return;
1354         }
1355
1356         /* enqueue */
1357         mtx_lock(&bqlock);
1358         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1359         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1360                 bremfreel(bp);
1361         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1362                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1363
1364         /* buffers with no memory */
1365         if (bp->b_bufsize == 0) {
1366                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1367                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1368                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1369                         panic("losing buffer 1");
1370                 if (bp->b_kvasize) {
1371                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1372                 } else {
1373                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1374                 }
1375                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1376         /* buffers with junk contents */
1377         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1378             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1379                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1380                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1381                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1382                         panic("losing buffer 2");
1383                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1384                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1385         /* remaining buffers */
1386         } else {
1387                 if ((bp->b_flags & (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT)) ==
1388                     (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT))
1389                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1390                 else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1391                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1392                 else
1393                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1394                 if (bp->b_flags & B_AGE)
1395                         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1396                 else
1397                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1398         }
1399         mtx_unlock(&bqlock);
1400
1401         /*
1402          * If B_INVAL and B_DELWRI is set, clear B_DELWRI.  We have already
1403          * placed the buffer on the correct queue.  We must also disassociate
1404          * the device and vnode for a B_INVAL buffer so gbincore() doesn't
1405          * find it.
1406          */
1407         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1408                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1409                         bundirty(bp);
1410                 if (bp->b_vp)
1411                         brelvp(bp);
1412         }
1413
1414         /*
1415          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1416          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1417          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1418          * if B_INVAL is set ).
1419          */
1420
1421         if (!(bp->b_flags & B_DELWRI))
1422                 bufcountwakeup();
1423
1424         /*
1425          * Something we can maybe free or reuse
1426          */
1427         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1428                 bufspacewakeup();
1429
1430         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1431         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1432                 panic("brelse: not dirty");
1433         /* unlock */
1434         BUF_UNLOCK(bp);
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1439  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1440  *
1441  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1442  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1443  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1444  * again soon.
1445  *
1446  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1447  */
1448 void
1449 bqrelse(struct buf *bp)
1450 {
1451         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1452         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1453             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1454
1455         if (BUF_REFCNT(bp) > 1) {
1456                 /* do not release to free list */
1457                 BUF_UNLOCK(bp);
1458                 return;
1459         }
1460
1461         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1462                 if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1463                         mtx_lock(&bqlock);
1464                         bremfreel(bp);
1465                         mtx_unlock(&bqlock);
1466                 }
1467                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1468                 BUF_UNLOCK(bp);
1469                 return;
1470         }
1471
1472         mtx_lock(&bqlock);
1473         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1474         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1475                 bremfreel(bp);
1476         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1477                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1478         /* buffers with stale but valid contents */
1479         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1480                 if (bp->b_flags & B_NEEDSGIANT)
1481                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1482                 else
1483                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1484                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1485         } else {
1486                 /*
1487                  * XXX This lock may not be necessary since BKGRDINPROG
1488                  * cannot be set while we hold the buf lock, it can only be
1489                  * cleared if it is already pending.
1490                  */
1491                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1492                 if (!vm_page_count_severe() || bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
1493                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1494                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1495                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp,
1496                             b_freelist);
1497                 } else {
1498                         /*
1499                          * We are too low on memory, we have to try to free
1500                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1501                          * making up its backing store) *now*.
1502                          */
1503                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1504                         mtx_unlock(&bqlock);
1505                         brelse(bp);
1506                         return;
1507                 }
1508         }
1509         mtx_unlock(&bqlock);
1510
1511         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1512                 bufcountwakeup();
1513
1514         /*
1515          * Something we can maybe free or reuse.
1516          */
1517         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1518                 bufspacewakeup();
1519
1520         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1521         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1522                 panic("bqrelse: not dirty");
1523         /* unlock */
1524         BUF_UNLOCK(bp);
1525 }
1526
1527 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1528 static void
1529 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1530 {
1531         int i;
1532         vm_page_t m;
1533
1534         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1535         vm_page_lock_queues();
1536         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1537                 m = bp->b_pages[i];
1538                 bp->b_pages[i] = NULL;
1539                 /*
1540                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1541                  * everything on the inactive queue.
1542                  */
1543                 vm_page_unwire(m, 0);
1544                 /*
1545                  * We don't mess with busy pages, it is
1546                  * the responsibility of the process that
1547                  * busied the pages to deal with them.
1548                  */
1549                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) || (m->busy != 0))
1550                         continue;
1551
1552                 if (m->wire_count == 0) {
1553                         /*
1554                          * Might as well free the page if we can and it has
1555                          * no valid data.  We also free the page if the
1556                          * buffer was used for direct I/O
1557                          */
1558                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1559                             m->hold_count == 0) {
1560                                 vm_page_free(m);
1561                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1562                                 vm_page_try_to_free(m);
1563                         } else if (vm_page_count_severe()) {
1564                                 vm_page_try_to_cache(m);
1565                         }
1566                 }
1567         }
1568         vm_page_unlock_queues();
1569         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1570         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data), bp->b_npages);
1571
1572         if (bp->b_bufsize) {
1573                 bufspacewakeup();
1574                 bp->b_bufsize = 0;
1575         }
1576         bp->b_npages = 0;
1577         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1578         if (bp->b_vp)
1579                 brelvp(bp);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1584  * write.
1585  */
1586 static int
1587 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1588 {
1589         struct buf *bpa;
1590         int match;
1591
1592         match = 0;
1593
1594         /* If the buf isn't in core skip it */
1595         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1596                 return (0);
1597
1598         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1599         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1600                 return (0);
1601
1602         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1603         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1604             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1605                 goto done;
1606
1607         if (bpa->b_bufsize != size)
1608                 goto done;
1609
1610         /*
1611          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1612          * block has been mapped.
1613          */
1614         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1615                 match = 1;
1616 done:
1617         BUF_UNLOCK(bpa);
1618         return (match);
1619 }
1620
1621 /*
1622  *      vfs_bio_awrite:
1623  *
1624  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1625  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1626  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the
1627  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1628  */
1629 int
1630 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1631 {
1632         int i;
1633         int j;
1634         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1635         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1636         int ncl;
1637         int nwritten;
1638         int size;
1639         int maxcl;
1640
1641         /*
1642          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1643          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1644          * rather then at the beginning.
1645          */
1646         if ((vp->v_type == VREG) &&
1647             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1648             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1649
1650                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1651                 maxcl = MAXPHYS / size;
1652
1653                 VI_LOCK(vp);
1654                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1655                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1656                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1657                                 break;
1658
1659                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++)
1660                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1661                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1662                                 break;
1663
1664                 VI_UNLOCK(vp);
1665                 --j;
1666                 ncl = i + j;
1667                 /*
1668                  * this is a possible cluster write
1669                  */
1670                 if (ncl != 1) {
1671                         BUF_UNLOCK(bp);
1672                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl);
1673                         return nwritten;
1674                 }
1675         }
1676         bremfree(bp);
1677         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1678         /*
1679          * default (old) behavior, writing out only one block
1680          *
1681          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1682          */
1683         nwritten = bp->b_bufsize;
1684         (void) bwrite(bp);
1685
1686         return nwritten;
1687 }
1688
1689 /*
1690  *      getnewbuf:
1691  *
1692  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
1693  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1694  *
1695  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1696  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1697  *
1698  *      We block if:
1699  *              We have insufficient buffer headers
1700  *              We have insufficient buffer space
1701  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1702  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1703  *
1704  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1705  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1706  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1707  */
1708
1709 static struct buf *
1710 getnewbuf(int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize)
1711 {
1712         struct buf *bp;
1713         struct buf *nbp;
1714         int defrag = 0;
1715         int nqindex;
1716         static int flushingbufs;
1717
1718         /*
1719          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1720          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1721          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1722          * async I/O rather then sync I/O.
1723          */
1724
1725         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
1726         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
1727 restart:
1728         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
1729
1730         /*
1731          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1732          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1733          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1734          * dip into our reserves.
1735          *
1736          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1737          *
1738          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1739          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1740          * where we cannot backup.
1741          */
1742         mtx_lock(&bqlock);
1743         nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1744         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
1745
1746         if (nbp == NULL) {
1747                 /*
1748                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1749                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1750                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1751                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1752                  */
1753                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1754                         nqindex = QUEUE_CLEAN;
1755                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
1756                 }
1757
1758                 /*
1759                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1760                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1761                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1762                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1763                  */
1764                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1765                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1766                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
1767                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
1768                 }
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1773          * depending.
1774          */
1775
1776         while ((bp = nbp) != NULL) {
1777                 int qindex = nqindex;
1778
1779                 /*
1780                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1781                  * or do other fancy things ).
1782                  */
1783                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
1784                         switch(qindex) {
1785                         case QUEUE_EMPTY:
1786                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1787                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA])))
1788                                         break;
1789                                 /* FALLTHROUGH */
1790                         case QUEUE_EMPTYKVA:
1791                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
1792                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])))
1793                                         break;
1794                                 /* FALLTHROUGH */
1795                         case QUEUE_CLEAN:
1796                                 /*
1797                                  * nbp is NULL.
1798                                  */
1799                                 break;
1800                         }
1801                 }
1802                 /*
1803                  * If we are defragging then we need a buffer with
1804                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
1805                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
1806                  * should also be non-zero at this point.  XXX
1807                  */
1808                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
1809                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
1810                         continue;
1811                 }
1812
1813                 /*
1814                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
1815                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
1816                  */
1817                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1818                         continue;
1819                 if (bp->b_vp) {
1820                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1821                         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
1822                                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1823                                 BUF_UNLOCK(bp);
1824                                 continue;
1825                         }
1826                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1827                 }
1828                 CTR6(KTR_BUF,
1829                     "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
1830                     "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1831                     bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
1832
1833                 /*
1834                  * Sanity Checks
1835                  */
1836                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistant queue %d bp %p", qindex, bp));
1837
1838                 /*
1839                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
1840                  * buffers.
1841                  */
1842
1843                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0, ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
1844
1845                 bremfreel(bp);
1846                 mtx_unlock(&bqlock);
1847
1848                 if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1849                         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1850                                 bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1851                                 vfs_vmio_release(bp);
1852                         }
1853                         if (bp->b_vp)
1854                                 brelvp(bp);
1855                 }
1856
1857                 /*
1858                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1859                  * the scan from this point on.
1860                  *
1861                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
1862                  * valid after this operation.
1863                  */
1864
1865                 if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1866                         crfree(bp->b_rcred);
1867                         bp->b_rcred = NOCRED;
1868                 }
1869                 if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1870                         crfree(bp->b_wcred);
1871                         bp->b_wcred = NOCRED;
1872                 }
1873                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1874                         buf_deallocate(bp);
1875                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1876                         panic("losing buffer 3");
1877                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1878                     ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
1879                     bp, bp->b_vp, qindex));
1880                 KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1881                    ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X",
1882                     bp, bp->b_xflags));
1883
1884                 if (bp->b_bufsize)
1885                         allocbuf(bp, 0);
1886
1887                 bp->b_flags = 0;
1888                 bp->b_ioflags = 0;
1889                 bp->b_xflags = 0;
1890                 bp->b_vflags = 0;
1891                 bp->b_vp = NULL;
1892                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1893                 bp->b_offset = NOOFFSET;
1894                 bp->b_iodone = 0;
1895                 bp->b_error = 0;
1896                 bp->b_resid = 0;
1897                 bp->b_bcount = 0;
1898                 bp->b_npages = 0;
1899                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1900                 bp->b_bufobj = NULL;
1901                 bp->b_pin_count = 0;
1902                 bp->b_fsprivate1 = NULL;
1903                 bp->b_fsprivate2 = NULL;
1904                 bp->b_fsprivate3 = NULL;
1905
1906                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1907
1908                 /*
1909                  * If we are defragging then free the buffer.
1910                  */
1911                 if (defrag) {
1912                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1913                         bfreekva(bp);
1914                         brelse(bp);
1915                         defrag = 0;
1916                         goto restart;
1917                 }
1918
1919                 /*
1920                  * Notify any waiters for the buffer lock about
1921                  * identity change by freeing the buffer.
1922                  */
1923                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp) > 0) {
1924                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1925                         bfreekva(bp);
1926                         brelse(bp);
1927                         goto restart;
1928                 }
1929
1930                 /*
1931                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
1932                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
1933                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
1934                  */
1935                 if (bufspace >= hibufspace)
1936                         flushingbufs = 1;
1937                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
1938                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1939                         bfreekva(bp);
1940                         brelse(bp);
1941                         goto restart;
1942                 }
1943                 if (bufspace < lobufspace)
1944                         flushingbufs = 0;
1945                 break;
1946         }
1947
1948         /*
1949          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
1950          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
1951          *
1952          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
1953          */
1954
1955         if (bp == NULL) {
1956                 int flags;
1957                 char *waitmsg;
1958
1959                 if (defrag) {
1960                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1961                         waitmsg = "nbufkv";
1962                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
1963                         waitmsg = "nbufbs";
1964                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1965                 } else {
1966                         waitmsg = "newbuf";
1967                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
1968                 }
1969                 mtx_lock(&nblock);
1970                 needsbuffer |= flags;
1971                 mtx_unlock(&nblock);
1972                 mtx_unlock(&bqlock);
1973
1974                 bd_speedup();   /* heeeelp */
1975
1976                 mtx_lock(&nblock);
1977                 while (needsbuffer & flags) {
1978                         if (msleep(&needsbuffer, &nblock,
1979                             (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo)) {
1980                                 mtx_unlock(&nblock);
1981                                 return (NULL);
1982                         }
1983                 }
1984                 mtx_unlock(&nblock);
1985         } else {
1986                 /*
1987                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
1988                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
1989                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
1990                  * BKVASIZE chunks.
1991                  */
1992                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
1993
1994                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
1995                         vm_offset_t addr = 0;
1996
1997                         bfreekva(bp);
1998
1999                         vm_map_lock(buffer_map);
2000                         if (vm_map_findspace(buffer_map,
2001                                 vm_map_min(buffer_map), maxsize, &addr)) {
2002                                 /*
2003                                  * Uh oh.  Buffer map is to fragmented.  We
2004                                  * must defragment the map.
2005                                  */
2006                                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2007                                 vm_map_unlock(buffer_map);
2008                                 defrag = 1;
2009                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2010                                 brelse(bp);
2011                                 goto restart;
2012                         }
2013                         if (addr) {
2014                                 vm_map_insert(buffer_map, NULL, 0,
2015                                         addr, addr + maxsize,
2016                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
2017
2018                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2019                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2020                                 atomic_add_int(&bufspace, bp->b_kvasize);
2021                                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2022                         }
2023                         vm_map_unlock(buffer_map);
2024                 }
2025                 bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2026                 bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2027         }
2028         return(bp);
2029 }
2030
2031 /*
2032  *      buf_daemon:
2033  *
2034  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2035  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2036  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2037  */
2038
2039 static struct kproc_desc buf_kp = {
2040         "bufdaemon",
2041         buf_daemon,
2042         &bufdaemonproc
2043 };
2044 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2045
2046 static void
2047 buf_daemon()
2048 {
2049
2050         /*
2051          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2052          */
2053         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2054             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2055
2056         /*
2057          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2058          */
2059         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF;
2060         mtx_lock(&bdlock);
2061         for (;;) {
2062                 bd_request = 0;
2063                 mtx_unlock(&bdlock);
2064
2065                 kthread_suspend_check(bufdaemonproc);
2066
2067                 /*
2068                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2069                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2070                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2071                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2072                  */
2073                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
2074                         int flushed;
2075
2076                         flushed = flushbufqueues(QUEUE_DIRTY, 0);
2077                         /* The list empty check here is slightly racy */
2078                         if (!TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2079                                 mtx_lock(&Giant);
2080                                 flushed += flushbufqueues(QUEUE_DIRTY_GIANT, 0);
2081                                 mtx_unlock(&Giant);
2082                         }
2083                         if (flushed == 0) {
2084                                 /*
2085                                  * Could not find any buffers without rollback
2086                                  * dependencies, so just write the first one
2087                                  * in the hopes of eventually making progress.
2088                                  */
2089                                 flushbufqueues(QUEUE_DIRTY, 1);
2090                                 if (!TAILQ_EMPTY(
2091                                     &bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2092                                         mtx_lock(&Giant);
2093                                         flushbufqueues(QUEUE_DIRTY_GIANT, 1);
2094                                         mtx_unlock(&Giant);
2095                                 }
2096                                 break;
2097                         }
2098                         uio_yield();
2099                 }
2100
2101                 /*
2102                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2103                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2104                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2105                  * built up, within reason.
2106                  *
2107                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2108                  * find any flushable buffers, we sleep half a second.
2109                  * Otherwise we loop immediately.
2110                  */
2111                 mtx_lock(&bdlock);
2112                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2113                         /*
2114                          * We reached our low water mark, reset the
2115                          * request and sleep until we are needed again.
2116                          * The sleep is just so the suspend code works.
2117                          */
2118                         bd_request = 0;
2119                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2120                 } else {
2121                         /*
2122                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2123                          * still have too many dirty buffers, we
2124                          * have to sleep and try again.  (rare)
2125                          */
2126                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2127                 }
2128         }
2129 }
2130
2131 /*
2132  *      flushbufqueues:
2133  *
2134  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2135  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is
2136  *      particularly sensitive to.
2137  */
2138 static int flushwithdeps = 0;
2139 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2140     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2141
2142 static int
2143 flushbufqueues(int queue, int flushdeps)
2144 {
2145         struct thread *td = curthread;
2146         struct buf sentinel;
2147         struct vnode *vp;
2148         struct mount *mp;
2149         struct buf *bp;
2150         int hasdeps;
2151         int flushed;
2152         int target;
2153
2154         target = numdirtybuffers - lodirtybuffers;
2155         if (flushdeps && target > 2)
2156                 target /= 2;
2157         flushed = 0;
2158         bp = NULL;
2159         mtx_lock(&bqlock);
2160         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[queue], &sentinel, b_freelist);
2161         while (flushed != target) {
2162                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[queue]);
2163                 if (bp == &sentinel)
2164                         break;
2165                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], bp, b_freelist);
2166                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[queue], bp, b_freelist);
2167
2168                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2169                         continue;
2170                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2171                         BUF_UNLOCK(bp);
2172                         continue;
2173                 }
2174                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2175                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2176                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2177                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2178                         BUF_UNLOCK(bp);
2179                         continue;
2180                 }
2181                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2182                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2183                         bremfreel(bp);
2184                         mtx_unlock(&bqlock);
2185                         brelse(bp);
2186                         flushed++;
2187                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2188                         mtx_lock(&bqlock);
2189                         continue;
2190                 }
2191
2192                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2193                         if (flushdeps == 0) {
2194                                 BUF_UNLOCK(bp);
2195                                 continue;
2196                         }
2197                         hasdeps = 1;
2198                 } else
2199                         hasdeps = 0;
2200                 /*
2201                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2202                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2203                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2204                  * system.
2205                  *
2206                  * The lock order here is the reverse of the normal
2207                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2208                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2209                  */
2210                 vp = bp->b_vp;
2211                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2212                         BUF_UNLOCK(bp);
2213                         continue;
2214                 }
2215                 if (vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, td) == 0) {
2216                         mtx_unlock(&bqlock);
2217                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2218                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2219                         vfs_bio_awrite(bp);
2220                         vn_finished_write(mp);
2221                         VOP_UNLOCK(vp, 0, td);
2222                         flushwithdeps += hasdeps;
2223                         flushed++;
2224                         waitrunningbufspace();
2225                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2226                         mtx_lock(&bqlock);
2227                         continue;
2228                 }
2229                 vn_finished_write(mp);
2230                 BUF_UNLOCK(bp);
2231         }
2232         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], &sentinel, b_freelist);
2233         mtx_unlock(&bqlock);
2234         return (flushed);
2235 }
2236
2237 /*
2238  * Check to see if a block is currently memory resident.
2239  */
2240 struct buf *
2241 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2242 {
2243         struct buf *bp;
2244
2245         BO_LOCK(bo);
2246         bp = gbincore(bo, blkno);
2247         BO_UNLOCK(bo);
2248         return (bp);
2249 }
2250
2251 /*
2252  * Returns true if no I/O is needed to access the
2253  * associated VM object.  This is like incore except
2254  * it also hunts around in the VM system for the data.
2255  */
2256
2257 static int
2258 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2259 {
2260         vm_object_t obj;
2261         vm_offset_t toff, tinc, size;
2262         vm_page_t m;
2263         vm_ooffset_t off;
2264
2265         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2266
2267         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2268                 return 1;
2269         if (vp->v_mount == NULL)
2270                 return 0;
2271         obj = vp->v_object;
2272         if (obj == NULL)
2273                 return (0);
2274
2275         size = PAGE_SIZE;
2276         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2277                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2278         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2279
2280         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2281         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2282                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2283                 if (!m)
2284                         goto notinmem;
2285                 tinc = size;
2286                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2287                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2288                 if (vm_page_is_valid(m,
2289                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2290                         goto notinmem;
2291         }
2292         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2293         return 1;
2294
2295 notinmem:
2296         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2297         return (0);
2298 }
2299
2300 /*
2301  *      vfs_setdirty:
2302  *
2303  *      Sets the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2304  *      bits in the pages comprising the buffer.
2305  *
2306  *      The range is limited to the size of the buffer.
2307  *
2308  *      This routine is primarily used by NFS, but is generalized for the
2309  *      B_VMIO case.
2310  */
2311 static void
2312 vfs_setdirty(struct buf *bp)
2313 {
2314
2315         /*
2316          * Degenerate case - empty buffer
2317          */
2318
2319         if (bp->b_bufsize == 0)
2320                 return;
2321
2322         /*
2323          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2324          * object has been flushed yet.
2325          */
2326
2327         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
2328                 return;
2329
2330         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2331         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2332         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2333 }
2334
2335 static void
2336 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2337 {
2338         vm_object_t object;
2339         int i;
2340
2341         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2342         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2343         if (object->flags & (OBJ_MIGHTBEDIRTY|OBJ_CLEANING)) {
2344                 vm_offset_t boffset;
2345                 vm_offset_t eoffset;
2346
2347                 vm_page_lock_queues();
2348                 /*
2349                  * test the pages to see if they have been modified directly
2350                  * by users through the VM system.
2351                  */
2352                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2353                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2354
2355                 /*
2356                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2357                  * (eoffset - boffset) bytes.
2358                  */
2359
2360                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2361                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2362                                 break;
2363                 }
2364                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2365
2366                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2367                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2368                                 break;
2369                         }
2370                 }
2371                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2372
2373                 vm_page_unlock_queues();
2374                 /*
2375                  * Fit it to the buffer.
2376                  */
2377
2378                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2379                         eoffset = bp->b_bcount;
2380
2381                 /*
2382                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2383                  * dirty range.
2384                  */
2385
2386                 if (boffset < eoffset) {
2387                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2388                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2389                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2390                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2391                 }
2392         }
2393 }
2394
2395 /*
2396  *      getblk:
2397  *
2398  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2399  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2400  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on
2401  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2402  *      READ.
2403  *
2404  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2405  *      an existing buffer.
2406  *
2407  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2408  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2409  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2410  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2411  *
2412  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2413  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2414  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2415  *      backing VM.
2416  *
2417  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2418  *      B_CACHE bit is clear.
2419  *
2420  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2421  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2422  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2423  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2424  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O,
2425  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2426  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2427  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller
2428  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
2429  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2430  */
2431 struct buf *
2432 getblk(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
2433     int flags)
2434 {
2435         struct buf *bp;
2436         struct bufobj *bo;
2437         int error;
2438
2439         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
2440         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
2441         if (size > MAXBSIZE)
2442                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
2443
2444         bo = &vp->v_bufobj;
2445 loop:
2446         /*
2447          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
2448          * to completely exhaust the buffer cache.
2449          *
2450          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
2451          * move it into the else, when gbincore() fails.  At the moment
2452          * it isn't a problem.
2453          *
2454          * XXX remove if 0 sections (clean this up after its proven)
2455          */
2456         if (numfreebuffers == 0) {
2457                 if (TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
2458                         return NULL;
2459                 mtx_lock(&nblock);
2460                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
2461                 mtx_unlock(&nblock);
2462         }
2463
2464         BO_LOCK(bo);
2465         bp = gbincore(bo, blkno);
2466         if (bp != NULL) {
2467                 int lockflags;
2468                 /*
2469                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy, it must
2470                  * be on a queue.
2471                  */
2472                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
2473
2474                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
2475                         lockflags |= LK_NOWAIT;
2476
2477                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
2478                     VI_MTX(vp), "getblk", slpflag, slptimeo);
2479
2480                 /*
2481                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
2482                  * the buffer changed identities.
2483                  */
2484                 if (error == ENOLCK)
2485                         goto loop;
2486                 /* We timed out or were interrupted. */
2487                 else if (error)
2488                         return (NULL);
2489
2490                 /*
2491                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is
2492                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
2493                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
2494                  * backing VM cache.
2495                  */
2496                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2497                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2498                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
2499                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2500                 bremfree(bp);
2501
2502                 /*
2503                  * check for size inconsistancies for non-VMIO case.
2504                  */
2505
2506                 if (bp->b_bcount != size) {
2507                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
2508                             (size > bp->b_kvasize)) {
2509                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2510                                         /*
2511                                          * If buffer is pinned and caller does
2512                                          * not want sleep  waiting for it to be
2513                                          * unpinned, bail out
2514                                          * */
2515                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
2516                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
2517                                                         bqrelse(bp);
2518                                                         return (NULL);
2519                                                 } else {
2520                                                         bunpin_wait(bp);
2521                                                 }
2522                                         }
2523                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2524                                         bwrite(bp);
2525                                 } else {
2526                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
2527                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2528                                                 brelse(bp);
2529                                         } else {
2530                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2531                                                 bwrite(bp);
2532                                         }
2533                                 }
2534                                 goto loop;
2535                         }
2536                 }
2537
2538                 /*
2539                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
2540                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
2541                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
2542                  * unchanged from its previous state.
2543                  */
2544
2545                 if (bp->b_bcount != size)
2546                         allocbuf(bp, size);
2547
2548                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2549                     ("getblk: no buffer offset"));
2550
2551                 /*
2552                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2553                  * be committed before we can return the buffer in
2554                  * order to prevent the caller from issuing a read
2555                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2556                  * it.
2557                  *
2558                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2559                  * operate properly either because they assume they
2560                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2561                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due
2562                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2563                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2564                  * preventing further loops.
2565                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2566                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2567                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2568                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2569                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2570                  * after the write.
2571                  *
2572                  * We might be able to do something fancy, like setting
2573                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2574                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2575                  * confusing.  This is much easier.
2576                  */
2577
2578                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
2579                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2580                         bwrite(bp);
2581                         goto loop;
2582                 }
2583                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2584         } else {
2585                 int bsize, maxsize, vmio;
2586                 off_t offset;
2587
2588                 /*
2589                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
2590                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
2591                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
2592                  */
2593                 BO_UNLOCK(bo);
2594                 /*
2595                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
2596                  * here.
2597                  */
2598                 if (flags & GB_NOCREAT)
2599                         return NULL;
2600                 bsize = bo->bo_bsize;
2601                 offset = blkno * bsize;
2602                 vmio = vp->v_object != NULL;
2603                 maxsize = vmio ? size + (offset & PAGE_MASK) : size;
2604                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
2605
2606                 bp = getnewbuf(slpflag, slptimeo, size, maxsize);
2607                 if (bp == NULL) {
2608                         if (slpflag || slptimeo)
2609                                 return NULL;
2610                         goto loop;
2611                 }
2612
2613                 /*
2614                  * This code is used to make sure that a buffer is not
2615                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
2616                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
2617                  * If the buffer is created out from under us, we have to
2618                  * throw away the one we just created.
2619                  *
2620                  * Note: this must occur before we associate the buffer
2621                  * with the vp especially considering limitations in
2622                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
2623                  * lblkno's.
2624                  */
2625                 BO_LOCK(bo);
2626                 if (gbincore(bo, blkno)) {
2627                         BO_UNLOCK(bo);
2628                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2629                         brelse(bp);
2630                         goto loop;
2631                 }
2632
2633                 /*
2634                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
2635                  * be found by incore.
2636                  */
2637                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
2638                 bp->b_offset = offset;
2639                 bgetvp(vp, bp);
2640                 BO_UNLOCK(bo);
2641
2642                 /*
2643                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
2644                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
2645                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
2646                  * backing store for validity.
2647                  */
2648
2649                 if (vmio) {
2650                         bp->b_flags |= B_VMIO;
2651 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2652                         if (vn_canvmio(vp) != TRUE)
2653                                 printf("getblk: VMIO on vnode type %d\n",
2654                                         vp->v_type);
2655 #endif
2656                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
2657                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
2658                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
2659                 } else {
2660                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
2661                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
2662                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
2663                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
2664                 }
2665
2666                 allocbuf(bp, size);
2667                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2668         }
2669         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
2670         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) == 1, ("getblk: bp %p not locked",bp));
2671         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
2672             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
2673         return (bp);
2674 }
2675
2676 /*
2677  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
2678  * set to B_INVAL.
2679  */
2680 struct buf *
2681 geteblk(int size)
2682 {
2683         struct buf *bp;
2684         int maxsize;
2685
2686         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2687         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
2688                 continue;
2689         allocbuf(bp, size);
2690         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
2691         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) == 1, ("geteblk: bp %p not locked",bp));
2692         return (bp);
2693 }
2694
2695
2696 /*
2697  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
2698  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
2699  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
2700  * resize a buffer up or down.
2701  *
2702  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
2703  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!!
2704  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by
2705  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
2706  *
2707  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
2708  * B_CACHE for the non-VMIO case.
2709  */
2710
2711 int
2712 allocbuf(struct buf *bp, int size)
2713 {
2714         int newbsize, mbsize;
2715         int i;
2716
2717         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
2718                 panic("allocbuf: buffer not busy");
2719
2720         if (bp->b_kvasize < size)
2721                 panic("allocbuf: buffer too small");
2722
2723         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2724                 caddr_t origbuf;
2725                 int origbufsize;
2726                 /*
2727                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
2728                  * mess with B_CACHE.
2729                  */
2730                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2731                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2732                         newbsize = mbsize;
2733                 else
2734                         newbsize = round_page(size);
2735
2736                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2737                         /*
2738                          * malloced buffers are not shrunk
2739                          */
2740                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2741                                 if (newbsize) {
2742                                         bp->b_bcount = size;
2743                                 } else {
2744                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
2745                                         if (bp->b_bufsize) {
2746                                                 atomic_subtract_int(
2747                                                     &bufmallocspace,
2748                                                     bp->b_bufsize);
2749                                                 bufspacewakeup();
2750                                                 bp->b_bufsize = 0;
2751                                         }
2752                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2753                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2754                                         bp->b_bcount = 0;
2755                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2756                                 }
2757                                 return 1;
2758                         }
2759                         vm_hold_free_pages(
2760                             bp,
2761                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
2762                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
2763                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
2764                         /*
2765                          * We only use malloced memory on the first allocation.
2766                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
2767                          * grows.
2768                          */
2769                         /*
2770                          * There is a potential smp race here that could lead
2771                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
2772                          * is probably extremely rare and not worth worrying
2773                          * over.
2774                          */
2775                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
2776                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
2777                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
2778
2779                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
2780                                 bp->b_bufsize = mbsize;
2781                                 bp->b_bcount = size;
2782                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
2783                                 atomic_add_int(&bufmallocspace, mbsize);
2784                                 return 1;
2785                         }
2786                         origbuf = NULL;
2787                         origbufsize = 0;
2788                         /*
2789                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
2790                          * then we revert to the page-allocation scheme.
2791                          */
2792                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2793                                 origbuf = bp->b_data;
2794                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
2795                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2796                                 if (bp->b_bufsize) {
2797                                         atomic_subtract_int(&bufmallocspace,
2798                                             bp->b_bufsize);
2799                                         bufspacewakeup();
2800                                         bp->b_bufsize = 0;
2801                                 }
2802                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2803                                 newbsize = round_page(newbsize);
2804                         }
2805                         vm_hold_load_pages(
2806                             bp,
2807                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
2808                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
2809                         if (origbuf) {
2810                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
2811                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
2812                         }
2813                 }
2814         } else {
2815                 int desiredpages;
2816
2817                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2818                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
2819                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
2820
2821                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2822                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
2823                 /*
2824                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
2825                  * 0-length.
2826                  */
2827                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2828                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2829
2830                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2831                         /*
2832                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
2833                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
2834                          * if we have to remove any pages.
2835                          */
2836                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
2837                                 vm_page_t m;
2838
2839                                 VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2840                                 vm_page_lock_queues();
2841                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2842                                         /*
2843                                          * the page is not freed here -- it
2844                                          * is the responsibility of
2845                                          * vnode_pager_setsize
2846                                          */
2847                                         m = bp->b_pages[i];
2848                                         KASSERT(m != bogus_page,
2849                                             ("allocbuf: bogus page found"));
2850                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "biodep"))
2851                                                 vm_page_lock_queues();
2852
2853                                         bp->b_pages[i] = NULL;
2854                                         vm_page_unwire(m, 0);
2855                                 }
2856                                 vm_page_unlock_queues();
2857                                 VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2858                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2859                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_npages - desiredpages));
2860                                 bp->b_npages = desiredpages;
2861                         }
2862                 } else if (size > bp->b_bcount) {
2863                         /*
2864                          * We are growing the buffer, possibly in a
2865                          * byte-granular fashion.
2866                          */
2867                         struct vnode *vp;
2868                         vm_object_t obj;
2869                         vm_offset_t toff;
2870                         vm_offset_t tinc;
2871
2872                         /*
2873                          * Step 1, bring in the VM pages from the object,
2874                          * allocating them if necessary.  We must clear
2875                          * B_CACHE if these pages are not valid for the
2876                          * range covered by the buffer.
2877                          */
2878
2879                         vp = bp->b_vp;
2880                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2881
2882                         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2883                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
2884                                 vm_page_t m;
2885                                 vm_pindex_t pi;
2886
2887                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages;
2888                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
2889                                         /*
2890                                          * note: must allocate system pages
2891                                          * since blocking here could intefere
2892                                          * with paging I/O, no matter which
2893                                          * process we are.
2894                                          */
2895                                         m = vm_page_alloc(obj, pi,
2896                                             VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SYSTEM |
2897                                             VM_ALLOC_WIRED);
2898                                         if (m == NULL) {
2899                                                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2900                                                     desiredpages - bp->b_npages);
2901                                                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2902                                                 VM_WAIT;
2903                                                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
2904                                         } else {
2905                                                 if (m->valid == 0)
2906                                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2907                                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
2908                                                 ++bp->b_npages;
2909                                         }
2910                                         continue;
2911                                 }
2912
2913                                 /*
2914                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
2915                                  * retry because it might have gotten freed out
2916                                  * from under us.
2917                                  *
2918                                  * We can only test VPO_BUSY here.  Blocking on
2919                                  * m->busy might lead to a deadlock:
2920                                  *
2921                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
2922                                  *
2923                                  */
2924                                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
2925                                         continue;
2926
2927                                 /*
2928                                  * We have a good page.
2929                                  */
2930                                 vm_page_lock_queues();
2931                                 vm_page_wire(m);
2932                                 vm_page_unlock_queues();
2933                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
2934                                 ++bp->b_npages;
2935                         }
2936
2937                         /*
2938                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
2939                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
2940                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
2941                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
2942                          * aligned range ( newbsize ).
2943                          *
2944                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
2945                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
2946                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
2947                          * fails with NFS if the server or some other client
2948                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized,
2949                          * B_CACHE may remain set! XXX
2950                          */
2951
2952                         toff = bp->b_bcount;
2953                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
2954
2955                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
2956                                 vm_pindex_t pi;
2957
2958                                 if (tinc > (size - toff))
2959                                         tinc = size - toff;
2960
2961                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >>
2962                                     PAGE_SHIFT;
2963
2964                                 vfs_buf_test_cache(
2965                                     bp,
2966                                     bp->b_offset,
2967                                     toff,
2968                                     tinc,
2969                                     bp->b_pages[pi]
2970                                 );
2971                                 toff += tinc;
2972                                 tinc = PAGE_SIZE;
2973                         }
2974                         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2975
2976                         /*
2977                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
2978                          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
2979                          * bp->b_offset may be offset into the first page.
2980                          */
2981
2982                         bp->b_data = (caddr_t)
2983                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
2984                         pmap_qenter(
2985                             (vm_offset_t)bp->b_data,
2986                             bp->b_pages,
2987                             bp->b_npages
2988                         );
2989
2990                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
2991                             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
2992                 }
2993         }
2994         if (newbsize < bp->b_bufsize)
2995                 bufspacewakeup();
2996         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
2997         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
2998         return 1;
2999 }
3000
3001 void
3002 biodone(struct bio *bp)
3003 {
3004         void (*done)(struct bio *);
3005
3006         mtx_lock(&bdonelock);
3007         bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3008         done = bp->bio_done;
3009         if (done == NULL)
3010                 wakeup(bp);
3011         mtx_unlock(&bdonelock);
3012         if (done != NULL)
3013                 done(bp);
3014 }
3015
3016 /*
3017  * Wait for a BIO to finish.
3018  *
3019  * XXX: resort to a timeout for now.  The optimal locking (if any) for this
3020  * case is not yet clear.
3021  */
3022 int
3023 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3024 {
3025
3026         mtx_lock(&bdonelock);
3027         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3028                 msleep(bp, &bdonelock, PRIBIO, wchan, hz / 10);
3029         mtx_unlock(&bdonelock);
3030         if (bp->bio_error != 0)
3031                 return (bp->bio_error);
3032         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3033                 return (0);
3034         return (EIO);
3035 }
3036
3037 void
3038 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3039 {
3040
3041         if (error) {
3042                 bp->bio_error = error;
3043                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3044         }
3045         if (stat != NULL)
3046                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3047         biodone(bp);
3048 }
3049
3050 /*
3051  *      bufwait:
3052  *
3053  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3054  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3055  *      error and cleared.
3056  */
3057 int
3058 bufwait(struct buf *bp)
3059 {
3060         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3061                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3062         else
3063                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3064         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3065                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3066                 return (EINTR);
3067         }
3068         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3069                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3070         } else {
3071                 return (0);
3072         }
3073 }
3074
3075  /*
3076   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3077   */
3078 static void
3079 bufdonebio(struct bio *bip)
3080 {
3081         struct buf *bp;
3082
3083         bp = bip->bio_caller2;
3084         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3085         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3086         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3087         bp->b_error = bip->bio_error;
3088         if (bp->b_error)
3089                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3090         bufdone(bp);
3091         g_destroy_bio(bip);
3092 }
3093
3094 void
3095 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3096 {
3097         struct cdevsw *csw;
3098         struct bio *bip;
3099
3100         if ((!bp->b_iocmd) || (bp->b_iocmd & (bp->b_iocmd - 1)))
3101                 panic("b_iocmd botch");
3102         for (;;) {
3103                 bip = g_new_bio();
3104                 if (bip != NULL)
3105                         break;
3106                 /* Try again later */
3107                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3108         }
3109         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3110         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3111         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3112         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3113         bip->bio_data = bp->b_data;
3114         bip->bio_done = bufdonebio;
3115         bip->bio_caller2 = bp;
3116         bip->bio_dev = dev;
3117         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3118             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s)",
3119             devtoname(dev)));
3120         csw = dev_refthread(dev);
3121         if (csw == NULL) {
3122                 g_destroy_bio(bip);
3123                 bp->b_error = ENXIO;
3124                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3125                 bufdone(bp);
3126                 return;
3127         }
3128         (*csw->d_strategy)(bip);
3129         dev_relthread(dev);
3130 }
3131
3132 /*
3133  *      bufdone:
3134  *
3135  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3136  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3137  *      not allowed.
3138  *
3139  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3140  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk()
3141  *      assuming B_INVAL is clear.
3142  *
3143  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3144  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3145  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3146  *
3147  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3148  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3149  *      in the biodone routine.
3150  */
3151 void
3152 bufdone(struct buf *bp)
3153 {
3154         struct bufobj *dropobj;
3155         void    (*biodone)(struct buf *);
3156
3157         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3158         dropobj = NULL;
3159
3160         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) > 0, ("biodone: bp %p not busy %d", bp,
3161             BUF_REFCNT(bp)));
3162         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3163
3164         runningbufwakeup(bp);
3165         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3166                 dropobj = bp->b_bufobj;
3167         /* call optional completion function if requested */
3168         if (bp->b_iodone != NULL) {
3169                 biodone = bp->b_iodone;
3170                 bp->b_iodone = NULL;
3171                 (*biodone) (bp);
3172                 if (dropobj)
3173                         bufobj_wdrop(dropobj);
3174                 return;
3175         }
3176
3177         bufdone_finish(bp);
3178
3179         if (dropobj)
3180                 bufobj_wdrop(dropobj);
3181 }
3182
3183 void
3184 bufdone_finish(struct buf *bp)
3185 {
3186         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) > 0, ("biodone: bp %p not busy %d", bp,
3187             BUF_REFCNT(bp)));
3188
3189         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3190                 buf_complete(bp);
3191
3192         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3193                 int i;
3194                 vm_ooffset_t foff;
3195                 vm_page_t m;
3196                 vm_object_t obj;
3197                 int iosize;
3198                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3199                 boolean_t are_queues_locked;
3200
3201                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3202
3203 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3204                 mp_fixme("usecount and vflag accessed without locks.");
3205                 if (vp->v_usecount == 0) {
3206                         panic("biodone: zero vnode ref count");
3207                 }
3208
3209                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3210                         ("biodone: vnode %p has no vm_object", vp));
3211 #endif
3212
3213                 foff = bp->b_offset;
3214                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3215                     ("biodone: no buffer offset"));
3216
3217                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
3218 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3219                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_npages) {
3220                         printf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_npages(%d)\n",
3221                             obj->paging_in_progress, bp->b_npages);
3222                 }
3223 #endif
3224
3225                 /*
3226                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3227                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3228                  * routines.
3229                  */
3230                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3231                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3232                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3233                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3234                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3235                 }
3236                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ) {
3237                         vm_page_lock_queues();
3238                         are_queues_locked = TRUE;
3239                 } else
3240                         are_queues_locked = FALSE;
3241                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3242                         int bogusflag = 0;
3243                         int resid;
3244
3245                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3246                         if (resid > iosize)
3247                                 resid = iosize;
3248
3249                         /*
3250                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3251                          */
3252                         m = bp->b_pages[i];
3253                         if (m == bogus_page) {
3254                                 bogusflag = 1;
3255                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3256                                 if (m == NULL)
3257                                         panic("biodone: page disappeared!");
3258                                 bp->b_pages[i] = m;
3259                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3260                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3261                         }
3262 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3263                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3264                                 printf(
3265 "biodone: foff(%jd)/m->pindex(%ju) mismatch\n",
3266                                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex);
3267                         }
3268 #endif
3269
3270                         /*
3271                          * In the write case, the valid and clean bits are
3272                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we
3273                          * only need to do this here in the read case.
3274                          */
3275                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3276                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3277                         }
3278
3279                         /*
3280                          * when debugging new filesystems or buffer I/O methods, this
3281                          * is the most common error that pops up.  if you see this, you
3282                          * have not set the page busy flag correctly!!!
3283                          */
3284                         if (m->busy == 0) {
3285                                 printf("biodone: page busy < 0, "
3286                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3287                                     "resid: %d, index: %d\n",
3288                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3289                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3290                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3291                                         printf(" iosize: %jd, lblkno: %jd, flags: 0x%x, npages: %d\n",
3292                                             (intmax_t)bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3293                                             (intmax_t) bp->b_lblkno,
3294                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
3295                                 else
3296                                         printf(" VDEV, lblkno: %jd, flags: 0x%x, npages: %d\n",
3297                                             (intmax_t) bp->b_lblkno,
3298                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
3299                                 printf(" valid: 0x%lx, dirty: 0x%lx, wired: %d\n",
3300                                     (u_long)m->valid, (u_long)m->dirty,
3301                                     m->wire_count);
3302                                 panic("biodone: page busy < 0\n");
3303                         }
3304                         vm_page_io_finish(m);
3305                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3306                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3307                         iosize -= resid;
3308                 }
3309                 if (are_queues_locked)
3310                         vm_page_unlock_queues();
3311                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3312                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3313         }
3314
3315         /*
3316          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3317          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3318          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3319          */
3320
3321         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3322                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3323                         brelse(bp);
3324                 else
3325                         bqrelse(bp);
3326         } else
3327                 bdone(bp);
3328 }
3329
3330 /*
3331  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3332  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3333  * consistant.
3334  */
3335 void
3336 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3337 {
3338         int i;
3339         vm_object_t obj;
3340         vm_page_t m;
3341
3342         runningbufwakeup(bp);
3343         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3344                 return;
3345
3346         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3347         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3348         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3349                 m = bp->b_pages[i];
3350                 if (m == bogus_page) {
3351                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3352                         if (!m)
3353                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3354                         bp->b_pages[i] = m;
3355                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3356                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3357                 }
3358                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3359                 vm_page_io_finish(m);
3360         }
3361         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3362         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3363 }
3364
3365 /*
3366  * vfs_page_set_valid:
3367  *
3368  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3369  *      range is restricted to the buffer's size.
3370  *
3371  *      This routine is typically called after a read completes.
3372  */
3373 static void
3374 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, int pageno, vm_page_t m)
3375 {
3376         vm_ooffset_t soff, eoff;
3377
3378         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3379         /*
3380          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3381          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3382          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3383          * of the buffer.
3384          */
3385         soff = off;
3386         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3387         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3388                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3389
3390         /*
3391          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3392          * entire page.
3393          */
3394         if (eoff > soff) {
3395                 vm_page_set_validclean(
3396                     m,
3397                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3398                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3399                 );
3400         }
3401 }
3402
3403 /*
3404  * This routine is called before a device strategy routine.
3405  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
3406  * progress, and treat the pages associated with the buffer
3407  * almost as being VPO_BUSY.  Also the object paging_in_progress
3408  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
3409  * inconsistant.
3410  *
3411  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
3412  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
3413  * and should be ignored.
3414  */
3415 void
3416 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
3417 {
3418         int i, bogus;
3419         vm_object_t obj;
3420         vm_ooffset_t foff;
3421         vm_page_t m;
3422
3423         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3424                 return;
3425
3426         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3427         foff = bp->b_offset;
3428         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3429             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
3430         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3431         if (bp->b_bufsize != 0)
3432                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
3433 retry:
3434         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3435                 m = bp->b_pages[i];
3436
3437                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, FALSE, "vbpage"))
3438                         goto retry;
3439         }
3440         bogus = 0;
3441         vm_page_lock_queues();
3442         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3443                 m = bp->b_pages[i];
3444
3445                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
3446                         vm_object_pip_add(obj, 1);
3447                         vm_page_io_start(m);
3448                 }
3449                 /*
3450                  * When readying a buffer for a read ( i.e
3451                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
3452                  * bogus_page replacement for valid pages in
3453                  * partially instantiated buffers.  Partially
3454                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
3455                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
3456                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
3457                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
3458                  * first place ).  The replacement prevents the read
3459                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
3460                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
3461                  * It may not work properly with small-block devices.
3462                  * We need to find a better way.
3463                  */
3464                 pmap_remove_all(m);
3465                 if (clear_modify)
3466                         vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3467                 else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3468                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
3469                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
3470                         bogus++;
3471                 }
3472                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3473         }
3474         vm_page_unlock_queues();
3475         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3476         if (bogus)
3477                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3478                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3479 }
3480
3481 /*
3482  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3483  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3484  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3485  *
3486  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3487  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3488  */
3489 static void
3490 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
3491 {
3492         int i;
3493         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3494         vm_page_t m;
3495
3496         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3497                 return;
3498
3499         foff = bp->b_offset;
3500         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3501             ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
3502         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3503         vm_page_lock_queues();
3504         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3505                 m = bp->b_pages[i];
3506                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3507                 eoff = noff;
3508
3509                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3510                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3511                 vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3512                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3513                 foff = noff;
3514         }
3515         vm_page_unlock_queues();
3516         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3517 }
3518
3519 /*
3520  *      vfs_bio_set_validclean:
3521  *
3522  *      Set the range within the buffer to valid and clean.  The range is
3523  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that b_offset
3524  *      itself may be offset from the beginning of the first page.
3525  *
3526  */
3527
3528 void
3529 vfs_bio_set_validclean(struct buf *bp, int base, int size)
3530 {
3531         int i, n;
3532         vm_page_t m;
3533
3534         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3535                 return;
3536         /*
3537          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3538          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3539          * first page that can be validated.
3540          */
3541
3542         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3543         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3544
3545         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3546         vm_page_lock_queues();
3547         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
3548                 m = bp->b_pages[i];
3549                 if (n > size)
3550                         n = size;
3551                 vm_page_set_validclean(m, base & PAGE_MASK, n);
3552                 base += n;
3553                 size -= n;
3554                 n = PAGE_SIZE;
3555         }
3556         vm_page_unlock_queues();
3557         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3558 }
3559
3560 /*
3561  *      vfs_bio_clrbuf:
3562  *
3563  *      clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
3564  *      to clear BIO_ERROR and B_INVAL.
3565  *
3566  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
3567  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
3568  */
3569
3570 void
3571 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
3572 {
3573         int i, j, mask = 0;
3574         caddr_t sa, ea;
3575
3576         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
3577                 clrbuf(bp);
3578                 return;
3579         }
3580
3581         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
3582         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
3583         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3584         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
3585             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
3586                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
3587                         goto unlock;
3588                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
3589                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[0]->object, MA_OWNED);
3590                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
3591                         goto unlock;
3592                 if (((bp->b_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
3593                     ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
3594                         bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
3595                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
3596                         goto unlock;
3597                 }
3598         }
3599         ea = sa = bp->b_data;
3600         for(i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = ea) {
3601                 ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
3602                 ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
3603                     (u_long)(vm_offset_t)ea,
3604                     (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
3605                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
3606                         continue;
3607                 j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
3608                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
3609                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[i]->object, MA_OWNED);
3610                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
3611                         continue;
3612                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0) {
3613                         if ((bp->b_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
3614                                 bzero(sa, ea - sa);
3615                 } else {
3616                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
3617                                 if (((bp->b_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
3618                                     (bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0)
3619                                         bzero(sa, DEV_BSIZE);
3620                         }
3621                 }
3622                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
3623         }
3624 unlock:
3625         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3626         bp->b_resid = 0;
3627 }
3628
3629 /*
3630  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
3631  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
3632  * not associated with a file object.
3633  */
3634 static void
3635 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3636 {
3637         vm_offset_t pg;
3638         vm_page_t p;
3639         int index;
3640
3641         to = round_page(to);
3642         from = round_page(from);
3643         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3644
3645         VM_OBJECT_LOCK(kernel_object);
3646         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3647 tryagain:
3648                 /*
3649                  * note: must allocate system pages since blocking here
3650                  * could intefere with paging I/O, no matter which
3651                  * process we are.
3652                  */
3653                 p = vm_page_alloc(kernel_object,
3654                         ((pg - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT),
3655                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
3656                 if (!p) {
3657                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
3658                             (to - pg) >> PAGE_SHIFT);
3659                         VM_OBJECT_UNLOCK(kernel_object);
3660                         VM_WAIT;
3661                         VM_OBJECT_LOCK(kernel_object);
3662                         goto tryagain;
3663                 }
3664                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3665                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
3666                 bp->b_pages[index] = p;
3667         }
3668         VM_OBJECT_UNLOCK(kernel_object);
3669         bp->b_npages = index;
3670 }
3671
3672 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
3673 static void
3674 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3675 {
3676         vm_offset_t pg;
3677         vm_page_t p;
3678         int index, newnpages;
3679
3680         from = round_page(from);
3681         to = round_page(to);
3682         newnpages = index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3683
3684         VM_OBJECT_LOCK(kernel_object);
3685         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3686                 p = bp->b_pages[index];
3687                 if (p && (index < bp->b_npages)) {
3688                         if (p->busy) {
3689                                 printf(
3690                             "vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
3691                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
3692                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
3693                         }
3694                         bp->b_pages[index] = NULL;
3695                         pmap_qremove(pg, 1);
3696                         vm_page_lock_queues();
3697                         vm_page_unwire(p, 0);
3698                         vm_page_free(p);
3699                         vm_page_unlock_queues();
3700                 }
3701         }
3702         VM_OBJECT_UNLOCK(kernel_object);
3703         bp->b_npages = newnpages;
3704 }
3705
3706 /*
3707  * Map an IO request into kernel virtual address space.
3708  *
3709  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
3710  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
3711  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
3712  *
3713  * Note that even if the caller determines that the address space should
3714  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
3715  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
3716  * check the return value.
3717  */
3718 int
3719 vmapbuf(struct buf *bp)
3720 {
3721         caddr_t addr, kva;
3722         vm_prot_t prot;
3723         int pidx, i;
3724         struct vm_page *m;
3725         struct pmap *pmap = &curproc->p_vmspace->vm_pmap;
3726
3727         if (bp->b_bufsize < 0)
3728                 return (-1);
3729         prot = VM_PROT_READ;
3730         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3731                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
3732         for (addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), pidx = 0;
3733              addr < bp->b_data + bp->b_bufsize;
3734              addr += PAGE_SIZE, pidx++) {
3735                 /*
3736                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
3737                  * when reading stuff off device into memory.
3738                  *
3739                  * NOTE! Must use pmap_extract() because addr may be in
3740                  * the userland address space, and kextract is only guarenteed
3741                  * to work for the kernland address space (see: sparc64 port).
3742                  */
3743 retry:
3744                 if (vm_fault_quick(addr >= bp->b_data ? addr : bp->b_data,
3745                     prot) < 0) {
3746                         vm_page_lock_queues();
3747                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
3748                                 vm_page_unhold(bp->b_pages[i]);
3749                                 bp->b_pages[i] = NULL;
3750                         }
3751                         vm_page_unlock_queues();
3752                         return(-1);
3753                 }
3754                 m = pmap_extract_and_hold(pmap, (vm_offset_t)addr, prot);
3755                 if (m == NULL)
3756                         goto retry;
3757                 bp->b_pages[pidx] = m;
3758         }
3759         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
3760                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
3761         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
3762
3763         kva = bp->b_saveaddr;
3764         bp->b_npages = pidx;
3765         bp->b_saveaddr = bp->b_data;
3766         bp->b_data = kva + (((vm_offset_t) bp->b_data) & PAGE_MASK);
3767         return(0);
3768 }
3769
3770 /*
3771  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
3772  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
3773  */
3774 void
3775 vunmapbuf(struct buf *bp)
3776 {
3777         int pidx;
3778         int npages;
3779
3780         npages = bp->b_npages;
3781         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
3782         vm_page_lock_queues();
3783         for (pidx = 0; pidx < npages; pidx++)
3784                 vm_page_unhold(bp->b_pages[pidx]);
3785         vm_page_unlock_queues();
3786
3787         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3788 }
3789
3790 void
3791 bdone(struct buf *bp)
3792 {
3793
3794         mtx_lock(&bdonelock);
3795         bp->b_flags |= B_DONE;
3796         wakeup(bp);
3797         mtx_unlock(&bdonelock);
3798 }
3799
3800 void
3801 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
3802 {
3803
3804         mtx_lock(&bdonelock);
3805         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
3806                 msleep(bp, &bdonelock, pri, wchan, 0);
3807         mtx_unlock(&bdonelock);
3808 }
3809
3810 int
3811 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor, struct thread *td)
3812 {
3813
3814         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, td));
3815 }
3816
3817 void
3818 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
3819 {
3820         int i = 0;
3821         struct vnode *vp;
3822
3823         vp = bp->b_vp;
3824         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
3825         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
3826             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
3827         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
3828         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
3829 }
3830
3831 void
3832 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
3833 {
3834
3835         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3836         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3837         bo->bo_numoutput++;
3838 }
3839
3840 void
3841 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
3842 {
3843
3844         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3845         BO_LOCK(bo);
3846         bo->bo_numoutput++;
3847         BO_UNLOCK(bo);
3848 }
3849
3850 void
3851 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
3852 {
3853
3854         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
3855         BO_LOCK(bo);
3856         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
3857         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
3858                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
3859                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
3860         }
3861         BO_UNLOCK(bo);
3862 }
3863
3864 int
3865 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
3866 {
3867         int error;
3868
3869         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
3870         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3871         error = 0;
3872         while (bo->bo_numoutput) {
3873                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
3874                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_MTX(bo),
3875                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
3876                 if (error)
3877                         break;
3878         }
3879         return (error);
3880 }
3881
3882 void
3883 bpin(struct buf *bp)
3884 {
3885         mtx_lock(&bpinlock);
3886         bp->b_pin_count++;
3887         mtx_unlock(&bpinlock);
3888 }
3889
3890 void
3891 bunpin(struct buf *bp)
3892 {
3893         mtx_lock(&bpinlock);
3894         if (--bp->b_pin_count == 0)
3895                 wakeup(bp);
3896         mtx_unlock(&bpinlock);
3897 }
3898
3899 void
3900 bunpin_wait(struct buf *bp)
3901 {
3902         mtx_lock(&bpinlock);
3903         while (bp->b_pin_count > 0)
3904                 msleep(bp, &bpinlock, PRIBIO, "bwunpin", 0);
3905         mtx_unlock(&bpinlock);
3906 }
3907
3908 #include "opt_ddb.h"
3909 #ifdef DDB
3910 #include <ddb/ddb.h>
3911
3912 /* DDB command to show buffer data */
3913 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
3914 {
3915         /* get args */
3916         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
3917
3918         if (!have_addr) {
3919                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
3920                 return;
3921         }
3922
3923         db_printf("buf at %p\n", bp);
3924         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
3925         db_printf(
3926             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
3927             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_dep = %p\n",
3928             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
3929             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
3930             bp->b_dep.lh_first);
3931         if (bp->b_npages) {
3932                 int i;
3933                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
3934                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3935                         vm_page_t m;
3936                         m = bp->b_pages[i];
3937                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
3938                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3939                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
3940                                 db_printf(",");
3941                 }
3942                 db_printf("\n");
3943         }
3944         lockmgr_printinfo(&bp->b_lock);
3945 }
3946
3947 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
3948 {
3949         struct buf *bp;
3950         int i;
3951
3952         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
3953                 bp = &buf[i];
3954                 if (lockcount(&bp->b_lock)) {
3955                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
3956                         db_printf("\n");
3957                 }
3958         }
3959 }
3960
3961 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
3962 {
3963         struct vnode *vp;
3964         struct buf *bp;
3965
3966         if (!have_addr) {
3967                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
3968                 return;
3969         }
3970         vp = (struct vnode *)addr;
3971         db_printf("Clean buffers:\n");
3972         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
3973                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
3974                 db_printf("\n");
3975         }
3976         db_printf("Dirty buffers:\n");
3977         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
3978                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
3979                 db_printf("\n");
3980         }
3981 }
3982 #endif /* DDB */