]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
71  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
72  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
73  *
74  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
75  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
76  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
77  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
78  *
79  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
80  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
81  *        is different from the object's main mutex.
82  *
83  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
84  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
85  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
86  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
87  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
88  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
89  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
90  *
91  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
92  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
93  *      and free queues are actually arrays already. 
94  */
95
96 /*
97  *      Resident memory management module.
98  */
99
100 #include <sys/cdefs.h>
101 __FBSDID("$FreeBSD$");
102
103 #include "opt_vm.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/lock.h>
108 #include <sys/kernel.h>
109 #include <sys/limits.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mutex.h>
112 #include <sys/proc.h>
113 #include <sys/sysctl.h>
114 #include <sys/vmmeter.h>
115 #include <sys/vnode.h>
116
117 #include <vm/vm.h>
118 #include <vm/vm_param.h>
119 #include <vm/vm_kern.h>
120 #include <vm/vm_object.h>
121 #include <vm/vm_page.h>
122 #include <vm/vm_pageout.h>
123 #include <vm/vm_pager.h>
124 #include <vm/vm_phys.h>
125 #include <vm/vm_reserv.h>
126 #include <vm/vm_extern.h>
127 #include <vm/uma.h>
128 #include <vm/uma_int.h>
129
130 #include <machine/md_var.h>
131
132 /*
133  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
134  *      page structure.
135  */
136
137 struct vpgqueues vm_page_queues[PQ_COUNT];
138 struct mtx vm_page_queue_mtx;
139 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
140
141 vm_page_t vm_page_array = 0;
142 int vm_page_array_size = 0;
143 long first_page = 0;
144 int vm_page_zero_count = 0;
145
146 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
147 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
148 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
149         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
150
151 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
152
153 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
154 #if PAGE_SIZE == 32768
155 #ifdef CTASSERT
156 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
157 #endif
158 #endif
159
160 /*
161  *      vm_set_page_size:
162  *
163  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
164  *      size.  Must be called before any use of page-size
165  *      dependent functions.
166  */
167 void
168 vm_set_page_size(void)
169 {
170         if (cnt.v_page_size == 0)
171                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
172         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
173                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
174 }
175
176 /*
177  *      vm_page_blacklist_lookup:
178  *
179  *      See if a physical address in this page has been listed
180  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
181  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
182  *      encountered then the rest of the string is skipped.
183  */
184 static int
185 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
186 {
187         vm_paddr_t bad;
188         char *cp, *pos;
189
190         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
191                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
192                 if (*cp != '\0') {
193                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
194                                 cp++;
195                                 if (cp == pos)
196                                         continue;
197                         } else
198                                 break;
199                 }
200                 if (pa == trunc_page(bad))
201                         return (1);
202         }
203         return (0);
204 }
205
206 /*
207  *      vm_page_startup:
208  *
209  *      Initializes the resident memory module.
210  *
211  *      Allocates memory for the page cells, and
212  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
213  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
214  */
215 vm_offset_t
216 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
217 {
218         vm_offset_t mapped;
219         vm_paddr_t page_range;
220         vm_paddr_t new_end;
221         int i;
222         vm_paddr_t pa;
223         int nblocks;
224         vm_paddr_t last_pa;
225         char *list;
226
227         /* the biggest memory array is the second group of pages */
228         vm_paddr_t end;
229         vm_paddr_t biggestsize;
230         vm_paddr_t low_water, high_water;
231         int biggestone;
232
233         biggestsize = 0;
234         biggestone = 0;
235         nblocks = 0;
236         vaddr = round_page(vaddr);
237
238         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
239                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
240                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
241         }
242
243         low_water = phys_avail[0];
244         high_water = phys_avail[1];
245
246         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
247                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
248
249                 if (size > biggestsize) {
250                         biggestone = i;
251                         biggestsize = size;
252                 }
253                 if (phys_avail[i] < low_water)
254                         low_water = phys_avail[i];
255                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
256                         high_water = phys_avail[i + 1];
257                 ++nblocks;
258         }
259
260 #ifdef XEN
261         low_water = 0;
262 #endif  
263
264         end = phys_avail[biggestone+1];
265
266         /*
267          * Initialize the locks.
268          */
269         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
270             MTX_RECURSE);
271         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
272             MTX_DEF);
273
274         /*
275          * Initialize the queue headers for the hold queue, the active queue,
276          * and the inactive queue.
277          */
278         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
279                 TAILQ_INIT(&vm_page_queues[i].pl);
280         vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt = &cnt.v_inactive_count;
281         vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt = &cnt.v_active_count;
282         vm_page_queues[PQ_HOLD].cnt = &cnt.v_active_count;
283
284         /*
285          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
286          * allocator.
287          */
288         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
289         new_end = trunc_page(new_end);
290         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
291             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
292         bzero((void *)mapped, end - new_end);
293         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
294
295 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__)
296         /*
297          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
298          * needs to be included in a minidump.
299          *
300          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
301          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
302          *
303          * However, i386 still needs this workspace internally within the
304          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
305          * included should the sf_buf code decide to use them.
306          */
307         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE;
308         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
309         new_end -= vm_page_dump_size;
310         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
311             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
312         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
313 #endif
314         /*
315          * Compute the number of pages of memory that will be available for
316          * use (taking into account the overhead of a page structure per
317          * page).
318          */
319         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
320 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
321         page_range = 0;
322         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
323                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
324 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
325         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
326 #else
327 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
328 #endif
329         end = new_end;
330
331         /*
332          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
333          */
334         vaddr += PAGE_SIZE;
335
336         /*
337          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
338          * queue.
339          */
340         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
341         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
342             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
343         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
344 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
345         /*
346          * Allocate memory for the reservation management system's data
347          * structures.
348          */
349         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
350 #endif
351 #ifdef __amd64__
352         /*
353          * pmap_map on amd64 comes out of the direct-map, not kvm like i386,
354          * so the pages must be tracked for a crashdump to include this data.
355          * This includes the vm_page_array and the early UMA bootstrap pages.
356          */
357         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
358                 dump_add_page(pa);
359 #endif  
360         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
361
362         /*
363          * Clear all of the page structures
364          */
365         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
366         for (i = 0; i < page_range; i++)
367                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
368         vm_page_array_size = page_range;
369
370         /*
371          * Initialize the physical memory allocator.
372          */
373         vm_phys_init();
374
375         /*
376          * Add every available physical page that is not blacklisted to
377          * the free lists.
378          */
379         cnt.v_page_count = 0;
380         cnt.v_free_count = 0;
381         list = getenv("vm.blacklist");
382         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
383                 pa = phys_avail[i];
384                 last_pa = phys_avail[i + 1];
385                 while (pa < last_pa) {
386                         if (list != NULL &&
387                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
388                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
389                                     (uintmax_t)pa);
390                         else
391                                 vm_phys_add_page(pa);
392                         pa += PAGE_SIZE;
393                 }
394         }
395         freeenv(list);
396 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
397         /*
398          * Initialize the reservation management system.
399          */
400         vm_reserv_init();
401 #endif
402         return (vaddr);
403 }
404
405 void
406 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
407 {
408
409         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
410         m->flags |= bits;
411
412
413 void
414 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
415 {
416
417         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
418         m->flags &= ~bits;
419 }
420
421 void
422 vm_page_busy(vm_page_t m)
423 {
424
425         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
426         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
427             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
428         m->oflags |= VPO_BUSY;
429 }
430
431 /*
432  *      vm_page_flash:
433  *
434  *      wakeup anyone waiting for the page.
435  */
436 void
437 vm_page_flash(vm_page_t m)
438 {
439
440         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
441         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
442                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
443                 wakeup(m);
444         }
445 }
446
447 /*
448  *      vm_page_wakeup:
449  *
450  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
451  *      page.
452  *
453  */
454 void
455 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
456 {
457
458         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
459         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
460         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
461         vm_page_flash(m);
462 }
463
464 void
465 vm_page_io_start(vm_page_t m)
466 {
467
468         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
469         m->busy++;
470 }
471
472 void
473 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
474 {
475
476         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
477         m->busy--;
478         if (m->busy == 0)
479                 vm_page_flash(m);
480 }
481
482 /*
483  * Keep page from being freed by the page daemon
484  * much of the same effect as wiring, except much lower
485  * overhead and should be used only for *very* temporary
486  * holding ("wiring").
487  */
488 void
489 vm_page_hold(vm_page_t mem)
490 {
491
492         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
493         mem->hold_count++;
494 }
495
496 void
497 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
498 {
499
500         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
501         --mem->hold_count;
502         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
503         if (mem->hold_count == 0 && VM_PAGE_INQUEUE2(mem, PQ_HOLD))
504                 vm_page_free_toq(mem);
505 }
506
507 /*
508  *      vm_page_free:
509  *
510  *      Free a page.
511  */
512 void
513 vm_page_free(vm_page_t m)
514 {
515
516         m->flags &= ~PG_ZERO;
517         vm_page_free_toq(m);
518 }
519
520 /*
521  *      vm_page_free_zero:
522  *
523  *      Free a page to the zerod-pages queue
524  */
525 void
526 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
527 {
528
529         m->flags |= PG_ZERO;
530         vm_page_free_toq(m);
531 }
532
533 /*
534  *      vm_page_sleep:
535  *
536  *      Sleep and release the page queues lock.
537  *
538  *      The object containing the given page must be locked.
539  */
540 void
541 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
542 {
543
544         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
545         if (!mtx_owned(&vm_page_queue_mtx))
546                 vm_page_lock_queues();
547         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
548         vm_page_unlock_queues();
549
550         /*
551          * It's possible that while we sleep, the page will get
552          * unbusied and freed.  If we are holding the object
553          * lock, we will assume we hold a reference to the object
554          * such that even if m->object changes, we can re-lock
555          * it.
556          */
557         m->oflags |= VPO_WANTED;
558         msleep(m, VM_OBJECT_MTX(m->object), PVM, msg, 0);
559 }
560
561 /*
562  *      vm_page_dirty:
563  *
564  *      make page all dirty
565  */
566 void
567 vm_page_dirty(vm_page_t m)
568 {
569
570         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
571             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
572         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
573             ("vm_page_dirty: page is free!"));
574         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
575             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
576         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
577 }
578
579 /*
580  *      vm_page_splay:
581  *
582  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
583  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
584  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
585  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
586  */
587 vm_page_t
588 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
589 {
590         struct vm_page dummy;
591         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
592
593         if (root == NULL)
594                 return (root);
595         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
596         for (;; root = y) {
597                 if (pindex < root->pindex) {
598                         if ((y = root->left) == NULL)
599                                 break;
600                         if (pindex < y->pindex) {
601                                 /* Rotate right. */
602                                 root->left = y->right;
603                                 y->right = root;
604                                 root = y;
605                                 if ((y = root->left) == NULL)
606                                         break;
607                         }
608                         /* Link into the new root's right tree. */
609                         righttreemin->left = root;
610                         righttreemin = root;
611                 } else if (pindex > root->pindex) {
612                         if ((y = root->right) == NULL)
613                                 break;
614                         if (pindex > y->pindex) {
615                                 /* Rotate left. */
616                                 root->right = y->left;
617                                 y->left = root;
618                                 root = y;
619                                 if ((y = root->right) == NULL)
620                                         break;
621                         }
622                         /* Link into the new root's left tree. */
623                         lefttreemax->right = root;
624                         lefttreemax = root;
625                 } else
626                         break;
627         }
628         /* Assemble the new root. */
629         lefttreemax->right = root->left;
630         righttreemin->left = root->right;
631         root->left = dummy.right;
632         root->right = dummy.left;
633         return (root);
634 }
635
636 /*
637  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
638  *
639  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
640  *
641  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
642  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
643  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
644  *      here so we *can't* do this anyway.
645  *
646  *      The object and page must be locked.
647  *      This routine may not block.
648  */
649 void
650 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
651 {
652         vm_page_t root;
653
654         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
655         if (m->object != NULL)
656                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
657
658         /*
659          * Record the object/offset pair in this page
660          */
661         m->object = object;
662         m->pindex = pindex;
663
664         /*
665          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
666          */
667         root = object->root;
668         if (root == NULL) {
669                 m->left = NULL;
670                 m->right = NULL;
671                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
672         } else {
673                 root = vm_page_splay(pindex, root);
674                 if (pindex < root->pindex) {
675                         m->left = root->left;
676                         m->right = root;
677                         root->left = NULL;
678                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
679                 } else if (pindex == root->pindex)
680                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
681                 else {
682                         m->right = root->right;
683                         m->left = root;
684                         root->right = NULL;
685                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
686                 }
687         }
688         object->root = m;
689         object->generation++;
690
691         /*
692          * show that the object has one more resident page.
693          */
694         object->resident_page_count++;
695         /*
696          * Hold the vnode until the last page is released.
697          */
698         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
699                 vhold((struct vnode *)object->handle);
700
701         /*
702          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
703          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
704          */
705         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
706                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
707 }
708
709 /*
710  *      vm_page_remove:
711  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
712  *
713  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
714  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
715  *      the backing store.
716  *
717  *      The object and page must be locked.
718  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
719  *      This routine may not block.
720  */
721 void
722 vm_page_remove(vm_page_t m)
723 {
724         vm_object_t object;
725         vm_page_t root;
726
727         if ((object = m->object) == NULL)
728                 return;
729         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
730         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
731                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
732                 vm_page_flash(m);
733         }
734         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
735
736         /*
737          * Now remove from the object's list of backed pages.
738          */
739         if (m != object->root)
740                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
741         if (m->left == NULL)
742                 root = m->right;
743         else {
744                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
745                 root->right = m->right;
746         }
747         object->root = root;
748         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
749
750         /*
751          * And show that the object has one fewer resident page.
752          */
753         object->resident_page_count--;
754         object->generation++;
755         /*
756          * The vnode may now be recycled.
757          */
758         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
759                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
760
761         m->object = NULL;
762 }
763
764 /*
765  *      vm_page_lookup:
766  *
767  *      Returns the page associated with the object/offset
768  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
769  *
770  *      The object must be locked.
771  *      This routine may not block.
772  *      This is a critical path routine
773  */
774 vm_page_t
775 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
776 {
777         vm_page_t m;
778
779         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
780         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
781                 m = vm_page_splay(pindex, m);
782                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
783                         m = NULL;
784         }
785         return (m);
786 }
787
788 /*
789  *      vm_page_rename:
790  *
791  *      Move the given memory entry from its
792  *      current object to the specified target object/offset.
793  *
794  *      The object must be locked.
795  *      This routine may not block.
796  *
797  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
798  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
799  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
800  *            moving the page from object A to B, and will then later move
801  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
802  *
803  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
804  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
805  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
806  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
807  *            on the cache.
808  */
809 void
810 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
811 {
812
813         vm_page_remove(m);
814         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
815         vm_page_dirty(m);
816 }
817
818 /*
819  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
820  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
821  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
822  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
823  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
824  *      vnode's hold count is reduced. 
825  */
826 void
827 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
828 {
829         vm_page_t m, m_next;
830         boolean_t empty;
831
832         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
833         if (__predict_false(object->cache == NULL)) {
834                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
835                 return;
836         }
837         m = object->cache = vm_page_splay(start, object->cache);
838         if (m->pindex < start) {
839                 if (m->right == NULL)
840                         m = NULL;
841                 else {
842                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
843                         m_next->left = m;
844                         m->right = NULL;
845                         m = object->cache = m_next;
846                 }
847         }
848
849         /*
850          * At this point, "m" is either (1) a reference to the page
851          * with the least pindex that is greater than or equal to
852          * "start" or (2) NULL.
853          */
854         for (; m != NULL && (m->pindex < end || end == 0); m = m_next) {
855                 /*
856                  * Find "m"'s successor and remove "m" from the
857                  * object's cache.
858                  */
859                 if (m->right == NULL) {
860                         object->cache = m->left;
861                         m_next = NULL;
862                 } else {
863                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
864                         m_next->left = m->left;
865                         object->cache = m_next;
866                 }
867                 /* Convert "m" to a free page. */
868                 m->object = NULL;
869                 m->valid = 0;
870                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
871                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
872                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
873                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
874                 cnt.v_cache_count--;
875                 cnt.v_free_count++;
876         }
877         empty = object->cache == NULL;
878         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
879         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
880                 vdrop(object->handle);
881 }
882
883 /*
884  *      Returns the cached page that is associated with the given
885  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
886  *
887  *      The free page queue must be locked.
888  */
889 static inline vm_page_t
890 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
891 {
892         vm_page_t m;
893
894         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
895         if ((m = object->cache) != NULL && m->pindex != pindex) {
896                 m = vm_page_splay(pindex, m);
897                 if ((object->cache = m)->pindex != pindex)
898                         m = NULL;
899         }
900         return (m);
901 }
902
903 /*
904  *      Remove the given cached page from its containing object's
905  *      collection of cached pages.
906  *
907  *      The free page queue must be locked.
908  */
909 void
910 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
911 {
912         vm_object_t object;
913         vm_page_t root;
914
915         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
916         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
917             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
918         object = m->object;
919         if (m != object->cache) {
920                 root = vm_page_splay(m->pindex, object->cache);
921                 KASSERT(root == m,
922                     ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached in object %p",
923                     m, object));
924         }
925         if (m->left == NULL)
926                 root = m->right;
927         else if (m->right == NULL)
928                 root = m->left;
929         else {
930                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
931                 root->right = m->right;
932         }
933         object->cache = root;
934         m->object = NULL;
935         cnt.v_cache_count--;
936 }
937
938 /*
939  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
940  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
941  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
942  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
943  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
944  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
945  *      correspond to offset zero in the new object.
946  *
947  *      The new object must be locked.
948  */
949 void
950 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
951     vm_object_t new_object)
952 {
953         vm_page_t m, m_next;
954
955         /*
956          * Insertion into an object's collection of cached pages
957          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
958          * not.
959          */
960         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
961         KASSERT(new_object->cache == NULL,
962             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
963             new_object));
964         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
965         if ((m = orig_object->cache) != NULL) {
966                 /*
967                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
968                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
969                  * cache to the new object's cache.
970                  */
971                 m = vm_page_splay(offidxstart, m);
972                 if (m->pindex < offidxstart) {
973                         orig_object->cache = m;
974                         new_object->cache = m->right;
975                         m->right = NULL;
976                 } else {
977                         orig_object->cache = m->left;
978                         new_object->cache = m;
979                         m->left = NULL;
980                 }
981                 while ((m = new_object->cache) != NULL) {
982                         if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size) {
983                                 /*
984                                  * Return all of the cached pages with
985                                  * offset greater than or equal to the
986                                  * new object's size to the original
987                                  * object's cache. 
988                                  */
989                                 new_object->cache = m->left;
990                                 m->left = orig_object->cache;
991                                 orig_object->cache = m;
992                                 break;
993                         }
994                         m_next = vm_page_splay(m->pindex, m->right);
995                         /* Update the page's object and offset. */
996                         m->object = new_object;
997                         m->pindex -= offidxstart;
998                         if (m_next == NULL)
999                                 break;
1000                         m->right = NULL;
1001                         m_next->left = m;
1002                         new_object->cache = m_next;
1003                 }
1004                 KASSERT(new_object->cache == NULL ||
1005                     new_object->type == OBJT_SWAP,
1006                     ("vm_page_cache_transfer: object %p's type is incompatible"
1007                     " with cached pages", new_object));
1008         }
1009         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1010 }
1011
1012 /*
1013  *      vm_page_alloc:
1014  *
1015  *      Allocate and return a memory cell associated
1016  *      with this VM object/offset pair.
1017  *
1018  *      page_req classes:
1019  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1020  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1021  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1022  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
1023  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1024  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with a vm object
1025  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the page busy
1026  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1027  *                              is cached
1028  *
1029  *      This routine may not sleep.
1030  */
1031 vm_page_t
1032 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1033 {
1034         struct vnode *vp = NULL;
1035         vm_object_t m_object;
1036         vm_page_t m;
1037         int flags, page_req;
1038
1039         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1040         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
1041             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
1042             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
1043
1044         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
1045                 KASSERT(object != NULL,
1046                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
1047                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1048         }
1049
1050         /*
1051          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
1052          */
1053         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
1054                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1055         };
1056
1057         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1058         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1059             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
1060             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1061             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1062             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1063                 /*
1064                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1065                  * exceeds the minimum for the request class.
1066                  */
1067                 if (object != NULL &&
1068                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1069                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1070                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1071                                 return (NULL);
1072                         }
1073                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1074                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1075 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1076                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1077 #else
1078                         else
1079 #endif
1080                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1081                                     " from the free queue", m);
1082                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1083                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1084                         return (NULL);
1085 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1086                 } else if (object == NULL || object->type == OBJT_DEVICE ||
1087                     object->type == OBJT_SG ||
1088                     (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1089                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1090 #else
1091                 } else {
1092 #endif
1093                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1094                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1095 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1096                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1097                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1098                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1099                                     0);
1100                         }
1101 #endif
1102                 }
1103         } else {
1104                 /*
1105                  * Not allocatable, give up.
1106                  */
1107                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1108                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
1109                 pagedaemon_wakeup();
1110                 return (NULL);
1111         }
1112
1113         /*
1114          *  At this point we had better have found a good page.
1115          */
1116
1117         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1118         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1119             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1120         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1121         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1122         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1123         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1124         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1125             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1126             pmap_page_get_memattr(m)));
1127         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1128                 KASSERT(m->valid != 0,
1129                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1130                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1131                         cnt.v_reactivated++;
1132                 else
1133                         m->valid = 0;
1134                 m_object = m->object;
1135                 vm_page_cache_remove(m);
1136                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1137                         vp = m_object->handle;
1138         } else {
1139                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1140                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1141                 KASSERT(m->valid == 0,
1142                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1143                 cnt.v_free_count--;
1144         }
1145
1146         /*
1147          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1148          */
1149         flags = 0;
1150         if (m->flags & PG_ZERO) {
1151                 vm_page_zero_count--;
1152                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1153                         flags = PG_ZERO;
1154         }
1155         if (object == NULL || object->type == OBJT_PHYS)
1156                 flags |= PG_UNMANAGED;
1157         m->flags = flags;
1158         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
1159                 m->oflags = 0;
1160         else
1161                 m->oflags = VPO_BUSY;
1162         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1163                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1164                 m->wire_count = 1;
1165         }
1166         m->act_count = 0;
1167         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1168
1169         if (object != NULL) {
1170                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1171                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1172                     object->type != OBJT_DEVICE && object->type != OBJT_SG)
1173                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1174                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1175         } else
1176                 m->pindex = pindex;
1177
1178         /*
1179          * The following call to vdrop() must come after the above call
1180          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1181          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1182          * temporarily become zero.
1183          */
1184         if (vp != NULL)
1185                 vdrop(vp);
1186
1187         /*
1188          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1189          * we would be nearly out of memory.
1190          */
1191         if (vm_paging_needed())
1192                 pagedaemon_wakeup();
1193
1194         return (m);
1195 }
1196
1197 /*
1198  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1199  *
1200  *      Block until free pages are available for allocation
1201  *      - Called in various places before memory allocations.
1202  */
1203 void
1204 vm_wait(void)
1205 {
1206
1207         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1208         if (curproc == pageproc) {
1209                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1210                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1211                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1212         } else {
1213                 if (!vm_pages_needed) {
1214                         vm_pages_needed = 1;
1215                         wakeup(&vm_pages_needed);
1216                 }
1217                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1218                     "vmwait", 0);
1219         }
1220 }
1221
1222 /*
1223  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1224  *
1225  *      Block until free pages are available for allocation
1226  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1227  *        can be easily tracked.
1228  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1229  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1230  *        this balance without careful testing first.
1231  */
1232 void
1233 vm_waitpfault(void)
1234 {
1235
1236         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1237         if (!vm_pages_needed) {
1238                 vm_pages_needed = 1;
1239                 wakeup(&vm_pages_needed);
1240         }
1241         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1242             "pfault", 0);
1243 }
1244
1245 /*
1246  *      vm_page_requeue:
1247  *
1248  *      If the given page is contained within a page queue, move it to the tail
1249  *      of that queue.
1250  *
1251  *      The page queues must be locked.
1252  */
1253 void
1254 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1255 {
1256         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1257         struct vpgqueues *vpq;
1258
1259         if (queue != PQ_NONE) {
1260                 vpq = &vm_page_queues[queue];
1261                 TAILQ_REMOVE(&vpq->pl, m, pageq);
1262                 TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1263         }
1264 }
1265
1266 /*
1267  *      vm_pageq_remove:
1268  *
1269  *      Remove a page from its queue.
1270  *
1271  *      The queue containing the given page must be locked.
1272  *      This routine may not block.
1273  */
1274 void
1275 vm_pageq_remove(vm_page_t m)
1276 {
1277         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1278         struct vpgqueues *pq;
1279
1280         if (queue != PQ_NONE) {
1281                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_NONE);
1282                 pq = &vm_page_queues[queue];
1283                 TAILQ_REMOVE(&pq->pl, m, pageq);
1284                 (*pq->cnt)--;
1285         }
1286 }
1287
1288 /*
1289  *      vm_page_enqueue:
1290  *
1291  *      Add the given page to the specified queue.
1292  *
1293  *      The page queues must be locked.
1294  */
1295 static void
1296 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1297 {
1298         struct vpgqueues *vpq;
1299
1300         vpq = &vm_page_queues[queue];
1301         VM_PAGE_SETQUEUE2(m, queue);
1302         TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1303         ++*vpq->cnt;
1304 }
1305
1306 /*
1307  *      vm_page_activate:
1308  *
1309  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1310  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1311  *      mess with it.
1312  *
1313  *      The page queues must be locked.
1314  *      This routine may not block.
1315  */
1316 void
1317 vm_page_activate(vm_page_t m)
1318 {
1319
1320         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1321         if (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) != PQ_ACTIVE) {
1322                 vm_pageq_remove(m);
1323                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1324                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1325                                 m->act_count = ACT_INIT;
1326                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1327                 }
1328         } else {
1329                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1330                         m->act_count = ACT_INIT;
1331         }
1332 }
1333
1334 /*
1335  *      vm_page_free_wakeup:
1336  *
1337  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1338  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1339  *      queues.
1340  *
1341  *      The page queues must be locked.
1342  *      This routine may not block.
1343  */
1344 static inline void
1345 vm_page_free_wakeup(void)
1346 {
1347
1348         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1349         /*
1350          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1351          * some free.
1352          */
1353         if (vm_pageout_pages_needed &&
1354             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1355                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1356                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1357         }
1358         /*
1359          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1360          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1361          * lots of memory. this process will swapin processes.
1362          */
1363         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1364                 vm_pages_needed = 0;
1365                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1366         }
1367 }
1368
1369 /*
1370  *      vm_page_free_toq:
1371  *
1372  *      Returns the given page to the free list,
1373  *      disassociating it with any VM object.
1374  *
1375  *      Object and page must be locked prior to entry.
1376  *      This routine may not block.
1377  */
1378
1379 void
1380 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1381 {
1382
1383         if (VM_PAGE_GETQUEUE(m) != PQ_NONE)
1384                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1385         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1386             ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1387         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1388
1389         if (m->busy || VM_PAGE_IS_FREE(m)) {
1390                 printf(
1391                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), VPO_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1392                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->oflags & VPO_BUSY) ? 1 : 0,
1393                     m->hold_count);
1394                 if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1395                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1396                 else
1397                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1398         }
1399
1400         /*
1401          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1402          * the page here because we do not want to call the pager's
1403          * callback routine until after we've put the page on the
1404          * appropriate free queue.
1405          */
1406         vm_pageq_remove(m);
1407         vm_page_remove(m);
1408
1409         /*
1410          * If fictitious remove object association and
1411          * return, otherwise delay object association removal.
1412          */
1413         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1414                 return;
1415         }
1416
1417         m->valid = 0;
1418         vm_page_undirty(m);
1419
1420         if (m->wire_count != 0) {
1421                 if (m->wire_count > 1) {
1422                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1423                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1424                 }
1425                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1426         }
1427         if (m->hold_count != 0) {
1428                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1429                 vm_page_enqueue(PQ_HOLD, m);
1430         } else {
1431                 /*
1432                  * Restore the default memory attribute to the page.
1433                  */
1434                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1435                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1436
1437                 /*
1438                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1439                  * cache/free page queues.
1440                  */
1441                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1442                 m->flags |= PG_FREE;
1443                 cnt.v_free_count++;
1444 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1445                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1446 #else
1447                 if (TRUE)
1448 #endif
1449                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1450                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1451                         ++vm_page_zero_count;
1452                 else
1453                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1454                 vm_page_free_wakeup();
1455                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1456         }
1457 }
1458
1459 /*
1460  *      vm_page_wire:
1461  *
1462  *      Mark this page as wired down by yet
1463  *      another map, removing it from paging queues
1464  *      as necessary.
1465  *
1466  *      The page queues must be locked.
1467  *      This routine may not block.
1468  */
1469 void
1470 vm_page_wire(vm_page_t m)
1471 {
1472
1473         /*
1474          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1475          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1476          * it is already off the queues).
1477          */
1478         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1479         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1480                 return;
1481         if (m->wire_count == 0) {
1482                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1483                         vm_pageq_remove(m);
1484                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1485         }
1486         m->wire_count++;
1487         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1488 }
1489
1490 /*
1491  *      vm_page_unwire:
1492  *
1493  *      Release one wiring of this page, potentially
1494  *      enabling it to be paged again.
1495  *
1496  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1497  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1498  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1499  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1500  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1501  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1502  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1503  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1504  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1505  *      reused more quickly.
1506  *
1507  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1508  *      put clean pages on the cache queue.
1509  *
1510  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1511  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1512  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1513  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1514  *
1515  *      The page queues must be locked.
1516  *      This routine may not block.
1517  */
1518 void
1519 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1520 {
1521
1522         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1523         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1524                 return;
1525         if (m->wire_count > 0) {
1526                 m->wire_count--;
1527                 if (m->wire_count == 0) {
1528                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1529                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1530                                 ;
1531                         } else if (activate)
1532                                 vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1533                         else {
1534                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1535                                 vm_page_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1536                         }
1537                 }
1538         } else {
1539                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1540         }
1541 }
1542
1543
1544 /*
1545  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1546  * any associated swap, the swap is deallocated.
1547  *
1548  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1549  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1550  * except without unmapping it from the process address space.
1551  *
1552  * This routine may not block.
1553  */
1554 static inline void
1555 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1556 {
1557
1558         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1559
1560         /*
1561          * Ignore if already inactive.
1562          */
1563         if (VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE))
1564                 return;
1565         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1566                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1567                 vm_pageq_remove(m);
1568                 if (athead)
1569                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1570                 else
1571                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1572                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_INACTIVE);
1573                 cnt.v_inactive_count++;
1574         }
1575 }
1576
1577 void
1578 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1579 {
1580     _vm_page_deactivate(m, 0);
1581 }
1582
1583 /*
1584  * vm_page_try_to_cache:
1585  *
1586  * Returns 0 on failure, 1 on success
1587  */
1588 int
1589 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1590 {
1591
1592         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1593         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1594         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1595             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1596                 return (0);
1597         }
1598         pmap_remove_all(m);
1599         if (m->dirty)
1600                 return (0);
1601         vm_page_cache(m);
1602         return (1);
1603 }
1604
1605 /*
1606  * vm_page_try_to_free()
1607  *
1608  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1609  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1610  */
1611 int
1612 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1613 {
1614
1615         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1616         if (m->object != NULL)
1617                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1618         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1619             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1620                 return (0);
1621         }
1622         pmap_remove_all(m);
1623         if (m->dirty)
1624                 return (0);
1625         vm_page_free(m);
1626         return (1);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * vm_page_cache
1631  *
1632  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1633  *
1634  * This routine may not block.
1635  */
1636 void
1637 vm_page_cache(vm_page_t m)
1638 {
1639         vm_object_t object;
1640         vm_page_t root;
1641
1642         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1643         object = m->object;
1644         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1645         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) || (m->oflags & VPO_BUSY) || m->busy ||
1646             m->hold_count || m->wire_count) {
1647                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
1648         }
1649         pmap_remove_all(m);
1650         if (m->dirty != 0)
1651                 panic("vm_page_cache: page %p is dirty", m);
1652         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
1653             (object->type == OBJT_SWAP &&
1654             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
1655                 /*
1656                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
1657                  * default object or swap object but without a backing
1658                  * store must be zero filled.
1659                  */
1660                 vm_page_free(m);
1661                 return;
1662         }
1663         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1664             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
1665         cnt.v_tcached++;
1666
1667         /*
1668          * Remove the page from the paging queues.
1669          */
1670         vm_pageq_remove(m);
1671
1672         /*
1673          * Remove the page from the object's collection of resident
1674          * pages. 
1675          */
1676         if (m != object->root)
1677                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
1678         if (m->left == NULL)
1679                 root = m->right;
1680         else {
1681                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
1682                 root->right = m->right;
1683         }
1684         object->root = root;
1685         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1686         object->resident_page_count--;
1687         object->generation++;
1688
1689         /*
1690          * Restore the default memory attribute to the page.
1691          */
1692         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1693                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1694
1695         /*
1696          * Insert the page into the object's collection of cached pages
1697          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
1698          */
1699         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1700         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1701         m->flags |= PG_CACHED;
1702         cnt.v_cache_count++;
1703         root = object->cache;
1704         if (root == NULL) {
1705                 m->left = NULL;
1706                 m->right = NULL;
1707         } else {
1708                 root = vm_page_splay(m->pindex, root);
1709                 if (m->pindex < root->pindex) {
1710                         m->left = root->left;
1711                         m->right = root;
1712                         root->left = NULL;
1713                 } else if (__predict_false(m->pindex == root->pindex))
1714                         panic("vm_page_cache: offset already cached");
1715                 else {
1716                         m->right = root->right;
1717                         m->left = root;
1718                         root->right = NULL;
1719                 }
1720         }
1721         object->cache = m;
1722 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1723         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
1724 #else
1725         if (TRUE) {
1726 #endif
1727                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
1728                 vm_phys_free_pages(m, 0);
1729         }
1730         vm_page_free_wakeup();
1731         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1732
1733         /*
1734          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
1735          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
1736          * the object's only resident page.
1737          */
1738         if (object->type == OBJT_VNODE) {
1739                 if (root == NULL && object->resident_page_count != 0)
1740                         vhold(object->handle);
1741                 else if (root != NULL && object->resident_page_count == 0)
1742                         vdrop(object->handle);
1743         }
1744 }
1745
1746 /*
1747  * vm_page_dontneed
1748  *
1749  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1750  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1751  *
1752  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1753  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1754  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1755  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1756  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1757  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1758  *
1759  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1760  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1761  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1762  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1763  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1764  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1765  *      often.
1766  */
1767 void
1768 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1769 {
1770         static int dnweight;
1771         int dnw;
1772         int head;
1773
1774         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1775         dnw = ++dnweight;
1776
1777         /*
1778          * occassionally leave the page alone
1779          */
1780         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1781             VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE)) {
1782                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1783                         --m->act_count;
1784                 return;
1785         }
1786
1787         /*
1788          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
1789          * immediately reactivate the page.
1790          */
1791         vm_page_flag_clear(m, PG_REFERENCED);
1792         pmap_clear_reference(m);
1793
1794         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1795                 vm_page_dirty(m);
1796
1797         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1798                 /*
1799                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1800                  */
1801                 head = 0;
1802         } else {
1803                 /*
1804                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1805                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1806                  * at the head of the queue instead of the tail.
1807                  */
1808                 head = 1;
1809         }
1810         _vm_page_deactivate(m, head);
1811 }
1812
1813 /*
1814  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1815  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1816  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1817  * and then conditionally zero it.
1818  *
1819  * This routine may block.
1820  */
1821 vm_page_t
1822 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1823 {
1824         vm_page_t m;
1825
1826         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1827 retrylookup:
1828         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1829                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "pgrbwt")) {
1830                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1831                                 return (NULL);
1832                         goto retrylookup;
1833                 } else {
1834                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1835                                 vm_page_lock_queues();
1836                                 vm_page_wire(m);
1837                                 vm_page_unlock_queues();
1838                         }
1839                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1840                                 vm_page_busy(m);
1841                         return (m);
1842                 }
1843         }
1844         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1845         if (m == NULL) {
1846                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1847                 VM_WAIT;
1848                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1849                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1850                         return (NULL);
1851                 goto retrylookup;
1852         } else if (m->valid != 0)
1853                 return (m);
1854         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1855                 pmap_zero_page(m);
1856         return (m);
1857 }
1858
1859 /*
1860  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1861  * a page.  May not block.
1862  *
1863  * Inputs are required to range within a page.
1864  */
1865 int
1866 vm_page_bits(int base, int size)
1867 {
1868         int first_bit;
1869         int last_bit;
1870
1871         KASSERT(
1872             base + size <= PAGE_SIZE,
1873             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1874         );
1875
1876         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1877                 return (0);
1878
1879         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1880         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1881
1882         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1883 }
1884
1885 /*
1886  *      vm_page_set_valid:
1887  *
1888  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
1889  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1890  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1891  *      such chunks will be zeroed.
1892  *
1893  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1894  */
1895 void
1896 vm_page_set_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1897 {
1898         int endoff, frag;
1899
1900         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1901         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1902                 return;
1903
1904         /*
1905          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1906          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1907          * first block.
1908          */
1909         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1910             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1911                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1912
1913         /*
1914          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1915          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1916          * the last block.
1917          */
1918         endoff = base + size;
1919         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1920             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1921                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1922                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1923
1924         /*
1925          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
1926          * is already dirty. 
1927          */
1928         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
1929             ("vm_page_set_valid: page %p is dirty", m)); 
1930
1931         /*
1932          * Set valid bits inclusive of any overlap.
1933          */
1934         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
1935 }
1936
1937 /*
1938  *      vm_page_set_validclean:
1939  *
1940  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1941  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1942  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1943  *      such chunks will be zero'd.
1944  *
1945  *      This routine may not block.
1946  *
1947  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1948  */
1949 void
1950 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1951 {
1952         int pagebits;
1953         int frag;
1954         int endoff;
1955
1956         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1957         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1958         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1959                 return;
1960
1961         /*
1962          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1963          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1964          * first block.
1965          */
1966         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1967             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1968                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1969
1970         /*
1971          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1972          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1973          * the last block.
1974          */
1975         endoff = base + size;
1976         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1977             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1978                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1979                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1980
1981         /*
1982          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1983          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1984          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
1985          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1986          * be set again.
1987          *
1988          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1989          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1990          * the range.
1991          */
1992         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1993         m->valid |= pagebits;
1994 #if 0   /* NOT YET */
1995         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1996                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1997                 base += frag;
1998                 size -= frag;
1999                 if (size < 0)
2000                         size = 0;
2001         }
2002         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2003 #endif
2004         m->dirty &= ~pagebits;
2005         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2006                 pmap_clear_modify(m);
2007                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2008         }
2009 }
2010
2011 void
2012 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2013 {
2014
2015         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2016         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
2017 }
2018
2019 /*
2020  *      vm_page_set_invalid:
2021  *
2022  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2023  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2024  *
2025  *      May not block.
2026  */
2027 void
2028 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2029 {
2030         int bits;
2031
2032         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2033         bits = vm_page_bits(base, size);
2034         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2035         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2036                 pmap_remove_all(m);
2037         m->valid &= ~bits;
2038         m->dirty &= ~bits;
2039         m->object->generation++;
2040 }
2041
2042 /*
2043  * vm_page_zero_invalid()
2044  *
2045  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2046  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2047  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2048  *      page so user code sees what it expects.
2049  *
2050  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2051  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2052  */
2053 void
2054 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2055 {
2056         int b;
2057         int i;
2058
2059         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2060         /*
2061          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2062          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2063          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2064          * vm_page_set_validclean().
2065          */
2066         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2067                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2068                     (m->valid & (1 << i))
2069                 ) {
2070                         if (i > b) {
2071                                 pmap_zero_page_area(m, 
2072                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2073                         }
2074                         b = i + 1;
2075                 }
2076         }
2077
2078         /*
2079          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2080          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2081          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2082          */
2083         if (setvalid)
2084                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2085 }
2086
2087 /*
2088  *      vm_page_is_valid:
2089  *
2090  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2091  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2092  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2093  *
2094  *      May not block.
2095  */
2096 int
2097 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2098 {
2099         int bits = vm_page_bits(base, size);
2100
2101         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2102         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2103                 return 1;
2104         else
2105                 return 0;
2106 }
2107
2108 /*
2109  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
2110  */
2111 void
2112 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2113 {
2114         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
2115                 vm_page_dirty(m);
2116         }
2117 }
2118
2119 int so_zerocp_fullpage = 0;
2120
2121 /*
2122  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2123  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2124  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2125  *
2126  *      The object containing the given page must have a non-zero
2127  *      paging-in-progress count and be locked.
2128  */
2129 void
2130 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2131 {
2132         vm_page_t mnew;
2133         vm_object_t object;
2134         vm_pindex_t pindex;
2135
2136         object = m->object;
2137         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2138         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2139             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2140             object)); 
2141         pindex = m->pindex;
2142
2143  retry_alloc:
2144         pmap_remove_all(m);
2145         vm_page_remove(m);
2146         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2147         if (mnew == NULL) {
2148                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2149                 vm_page_unlock_queues();
2150                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2151                 VM_WAIT;
2152                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2153                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2154                         vm_page_lock_queues();
2155                         goto retry_alloc;
2156                 } else {
2157                         /*
2158                          * Page disappeared during the wait.
2159                          */
2160                         vm_page_lock_queues();
2161                         return;
2162                 }
2163         }
2164
2165         if (m->cow == 0) {
2166                 /* 
2167                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2168                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2169                  * the way they were 
2170                  */
2171                 vm_page_free(mnew);
2172                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2173         } else { /* clear COW & copy page */
2174                 if (!so_zerocp_fullpage)
2175                         pmap_copy_page(m, mnew);
2176                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2177                 vm_page_dirty(mnew);
2178                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2179                 m->wire_count = m->cow;
2180         }
2181 }
2182
2183 void 
2184 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2185 {
2186
2187         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2188         if (m->cow) {
2189                 m->cow--;
2190                 /* 
2191                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2192                  */
2193         } 
2194         /*
2195          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2196          */ 
2197 }
2198
2199 int
2200 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2201 {
2202
2203         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2204         if (m->cow == USHRT_MAX - 1)
2205                 return (EBUSY);
2206         m->cow++;
2207         pmap_remove_write(m);
2208         return (0);
2209 }
2210
2211 #include "opt_ddb.h"
2212 #ifdef DDB
2213 #include <sys/kernel.h>
2214
2215 #include <ddb/ddb.h>
2216
2217 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2218 {
2219         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2220         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2221         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2222         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2223         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2224         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2225         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2226         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2227         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2228         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2229 }
2230
2231 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2232 {
2233                 
2234         db_printf("PQ_FREE:");
2235         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2236         db_printf("\n");
2237                 
2238         db_printf("PQ_CACHE:");
2239         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2240         db_printf("\n");
2241
2242         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2243                 *vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt,
2244                 *vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt);
2245 }
2246 #endif /* DDB */