Merge branch 'vendor/MPFR'
[dragonfly.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice immediately at the beginning of the file, without modification,
10  *    this list of conditions, and the following disclaimer.
11  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
12  *              John S. Dyson.
13  *
14  * $FreeBSD: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.242.2.20 2003/05/28 18:38:10 alc Exp $
15  * $DragonFly: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.115 2008/08/13 11:02:31 swildner Exp $
16  */
17
18 /*
19  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
20  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
21  * sure that the performance degradation associated with schemes such
22  * as this is not realized.
23  *
24  * Author:  John S. Dyson
25  * Significant help during the development and debugging phases
26  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
27  *
28  * see man buf(9) for more info.
29  */
30
31 #include <sys/param.h>
32 #include <sys/systm.h>
33 #include <sys/buf.h>
34 #include <sys/conf.h>
35 #include <sys/devicestat.h>
36 #include <sys/eventhandler.h>
37 #include <sys/lock.h>
38 #include <sys/malloc.h>
39 #include <sys/mount.h>
40 #include <sys/kernel.h>
41 #include <sys/kthread.h>
42 #include <sys/proc.h>
43 #include <sys/reboot.h>
44 #include <sys/resourcevar.h>
45 #include <sys/sysctl.h>
46 #include <sys/vmmeter.h>
47 #include <sys/vnode.h>
48 #include <sys/dsched.h>
49 #include <sys/proc.h>
50 #include <vm/vm.h>
51 #include <vm/vm_param.h>
52 #include <vm/vm_kern.h>
53 #include <vm/vm_pageout.h>
54 #include <vm/vm_page.h>
55 #include <vm/vm_object.h>
56 #include <vm/vm_extern.h>
57 #include <vm/vm_map.h>
58 #include <vm/vm_pager.h>
59 #include <vm/swap_pager.h>
60
61 #include <sys/buf2.h>
62 #include <sys/thread2.h>
63 #include <sys/spinlock2.h>
64 #include <sys/mplock2.h>
65 #include <vm/vm_page2.h>
66
67 #include "opt_ddb.h"
68 #ifdef DDB
69 #include <ddb/ddb.h>
70 #endif
71
72 /*
73  * Buffer queues.
74  */
75 enum bufq_type {
76         BQUEUE_NONE,            /* not on any queue */
77         BQUEUE_LOCKED,          /* locked buffers */
78         BQUEUE_CLEAN,           /* non-B_DELWRI buffers */
79         BQUEUE_DIRTY,           /* B_DELWRI buffers */
80         BQUEUE_DIRTY_HW,        /* B_DELWRI buffers - heavy weight */
81         BQUEUE_EMPTYKVA,        /* empty buffer headers with KVA assignment */
82         BQUEUE_EMPTY,           /* empty buffer headers */
83
84         BUFFER_QUEUES           /* number of buffer queues */
85 };
86
87 typedef enum bufq_type bufq_type_t;
88
89 #define BD_WAKE_SIZE    16384
90 #define BD_WAKE_MASK    (BD_WAKE_SIZE - 1)
91
92 TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
93 static struct spinlock bufqspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufqspin);
94 static struct spinlock bufcspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufcspin);
95
96 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
97
98 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
99
100 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
101 static void vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
102 static void vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
103 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
104 static int flushbufqueues(bufq_type_t q);
105 static vm_page_t bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit);
106
107 static void bd_signal(int totalspace);
108 static void buf_daemon(void);
109 static void buf_daemon_hw(void);
110
111 /*
112  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
113  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
114  * really that bad.  it would be better to split the buffer
115  * for input in the case of buffers partially already in memory,
116  * but the code is intricate enough already.
117  */
118 vm_page_t bogus_page;
119
120 /*
121  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
122  * not need to use compiler magic.
123  */
124 int bufspace;                   /* locked by buffer_map */
125 int maxbufspace;
126 static int bufmallocspace;      /* atomic ops */
127 int maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
128 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
129 static int lorunningspace;
130 static int hirunningspace;
131 static int runningbufreq;               /* locked by bufcspin */
132 static int dirtybufspace;               /* locked by bufcspin */
133 static int dirtybufcount;               /* locked by bufcspin */
134 static int dirtybufspacehw;             /* locked by bufcspin */
135 static int dirtybufcounthw;             /* locked by bufcspin */
136 static int runningbufspace;             /* locked by bufcspin */
137 static int runningbufcount;             /* locked by bufcspin */
138 int lodirtybufspace;
139 int hidirtybufspace;
140 static int getnewbufcalls;
141 static int getnewbufrestarts;
142 static int recoverbufcalls;
143 static int needsbuffer;         /* locked by bufcspin */
144 static int bd_request;          /* locked by bufcspin */
145 static int bd_request_hw;       /* locked by bufcspin */
146 static u_int bd_wake_ary[BD_WAKE_SIZE];
147 static u_int bd_wake_index;
148 static u_int vm_cycle_point = 40; /* 23-36 will migrate more act->inact */
149 static int debug_commit;
150
151 static struct thread *bufdaemon_td;
152 static struct thread *bufdaemonhw_td;
153 static u_int lowmempgallocs;
154 static u_int lowmempgfails;
155
156 /*
157  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
158  */
159 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybufspace, CTLFLAG_RW, &lodirtybufspace, 0,
160         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybufspace, CTLFLAG_RW, &hidirtybufspace, 0,
162         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
163 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
164         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
165 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
166         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
167 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgallocs, CTLFLAG_RW, &lowmempgallocs, 0,
168         "Page allocations done during periods of very low free memory");
169 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgfails, CTLFLAG_RW, &lowmempgfails, 0,
170         "Page allocations which failed during periods of very low free memory");
171 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, vm_cycle_point, CTLFLAG_RW, &vm_cycle_point, 0,
172         "Recycle pages to active or inactive queue transition pt 0-64");
173 /*
174  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
175  */
176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, nbuf, CTLFLAG_RD, &nbuf, 0,
177         "Total number of buffers in buffer cache");
178 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspace, CTLFLAG_RD, &dirtybufspace, 0,
179         "Pending bytes of dirty buffers (all)");
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspacehw, CTLFLAG_RD, &dirtybufspacehw, 0,
181         "Pending bytes of dirty buffers (heavy weight)");
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcount, CTLFLAG_RD, &dirtybufcount, 0,
183         "Pending number of dirty buffers");
184 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcounthw, CTLFLAG_RD, &dirtybufcounthw, 0,
185         "Pending number of dirty buffers (heavy weight)");
186 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
187         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufcount, CTLFLAG_RD, &runningbufcount, 0,
189         "I/O buffers currently in progress due to asynchronous writes");
190 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
191         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
192 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
193         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
195         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
197         "Amount of memory available for buffers");
198 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
199         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
201         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
202 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
203         "New buffer header acquisition requests");
204 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
205         0, "New buffer header acquisition restarts");
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recoverbufcalls, CTLFLAG_RD, &recoverbufcalls, 0,
207         "Recover VM space in an emergency");
208 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
209         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
210 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
211         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
213         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
214 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_commit, CTLFLAG_RW, &debug_commit, 0, "");
215 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
216         "sizeof(struct buf)");
217
218 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
219
220 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
221 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED02   0x02
222 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED04   0x04
223 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
224
225 /*
226  * bufspacewakeup:
227  *
228  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
229  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
230  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
231  *      bp's get placed back in the queues.
232  */
233 static __inline void
234 bufspacewakeup(void)
235 {
236         /*
237          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
238          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
239          * process will be able to now.
240          */
241         spin_lock(&bufcspin);
242         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
243                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
244                 spin_unlock(&bufcspin);
245                 wakeup(&needsbuffer);
246         } else {
247                 spin_unlock(&bufcspin);
248         }
249 }
250
251 /*
252  * runningbufwakeup:
253  *
254  *      Accounting for I/O in progress.
255  *
256  */
257 static __inline void
258 runningbufwakeup(struct buf *bp)
259 {
260         int totalspace;
261         int limit;
262
263         if ((totalspace = bp->b_runningbufspace) != 0) {
264                 spin_lock(&bufcspin);
265                 runningbufspace -= totalspace;
266                 --runningbufcount;
267                 bp->b_runningbufspace = 0;
268
269                 /*
270                  * see waitrunningbufspace() for limit test.
271                  */
272                 limit = hirunningspace * 4 / 6;
273                 if (runningbufreq && runningbufspace <= limit) {
274                         runningbufreq = 0;
275                         spin_unlock(&bufcspin);
276                         wakeup(&runningbufreq);
277                 } else {
278                         spin_unlock(&bufcspin);
279                 }
280                 bd_signal(totalspace);
281         }
282 }
283
284 /*
285  * bufcountwakeup:
286  *
287  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
288  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
289  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
290  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
291  *
292  * MPSAFE
293  */
294 static __inline void
295 bufcountwakeup(void) 
296 {
297         spin_lock(&bufcspin);
298         if (needsbuffer) {
299                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
300                 spin_unlock(&bufcspin);
301                 wakeup(&needsbuffer);
302         } else {
303                 spin_unlock(&bufcspin);
304         }
305 }
306
307 /*
308  * waitrunningbufspace()
309  *
310  * Wait for the amount of running I/O to drop to hirunningspace * 4 / 6.
311  * This is the point where write bursting stops so we don't want to wait
312  * for the running amount to drop below it (at least if we still want bioq
313  * to burst writes).
314  *
315  * The caller may be using this function to block in a tight loop, we
316  * must block while runningbufspace is greater then or equal to
317  * hirunningspace * 4 / 6.
318  *
319  * And even with that it may not be enough, due to the presence of
320  * B_LOCKED dirty buffers, so also wait for at least one running buffer
321  * to complete.
322  */
323 void
324 waitrunningbufspace(void)
325 {
326         int limit = hirunningspace * 4 / 6;
327         int dummy;
328
329         spin_lock(&bufcspin);
330         if (runningbufspace > limit) {
331                 while (runningbufspace > limit) {
332                         ++runningbufreq;
333                         ssleep(&runningbufreq, &bufcspin, 0, "wdrn1", 0);
334                 }
335                 spin_unlock(&bufcspin);
336         } else if (runningbufspace > limit / 2) {
337                 ++runningbufreq;
338                 spin_unlock(&bufcspin);
339                 tsleep(&dummy, 0, "wdrn2", 1);
340         } else {
341                 spin_unlock(&bufcspin);
342         }
343 }
344
345 /*
346  * buf_dirty_count_severe:
347  *
348  *      Return true if we have too many dirty buffers.
349  */
350 int
351 buf_dirty_count_severe(void)
352 {
353         return (runningbufspace + dirtybufspace >= hidirtybufspace ||
354                 dirtybufcount >= nbuf / 2);
355 }
356
357 /*
358  * Return true if the amount of running I/O is severe and BIOQ should
359  * start bursting.
360  */
361 int
362 buf_runningbufspace_severe(void)
363 {
364         return (runningbufspace >= hirunningspace * 4 / 6);
365 }
366
367 /*
368  * vfs_buf_test_cache:
369  *
370  * Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
371  * bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
372  * valid data.
373  *
374  * NOTE! Dirty VM pages are not processed into dirty (B_DELWRI) buffer
375  * cache buffers.  The VM pages remain dirty, as someone had mmap()'d
376  * them while a clean buffer was present.
377  */
378 static __inline__
379 void
380 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
381                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
382                   vm_page_t m)
383 {
384         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
385                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
386                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
387                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
388         }
389 }
390
391 /*
392  * bd_speedup()
393  *
394  * Spank the buf_daemon[_hw] if the total dirty buffer space exceeds the
395  * low water mark.
396  *
397  * MPSAFE
398  */
399 static __inline__
400 void
401 bd_speedup(void)
402 {
403         if (dirtybufspace < lodirtybufspace && dirtybufcount < nbuf / 2)
404                 return;
405
406         if (bd_request == 0 &&
407             (dirtybufspace - dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
408              dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
409                 spin_lock(&bufcspin);
410                 bd_request = 1;
411                 spin_unlock(&bufcspin);
412                 wakeup(&bd_request);
413         }
414         if (bd_request_hw == 0 &&
415             (dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
416              dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
417                 spin_lock(&bufcspin);
418                 bd_request_hw = 1;
419                 spin_unlock(&bufcspin);
420                 wakeup(&bd_request_hw);
421         }
422 }
423
424 /*
425  * bd_heatup()
426  *
427  *      Get the buf_daemon heated up when the number of running and dirty
428  *      buffers exceeds the mid-point.
429  *
430  *      Return the total number of dirty bytes past the second mid point
431  *      as a measure of how much excess dirty data there is in the system.
432  *
433  * MPSAFE
434  */
435 int
436 bd_heatup(void)
437 {
438         int mid1;
439         int mid2;
440         int totalspace;
441
442         mid1 = lodirtybufspace + (hidirtybufspace - lodirtybufspace) / 2;
443
444         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
445         if (totalspace >= mid1 || dirtybufcount >= nbuf / 2) {
446                 bd_speedup();
447                 mid2 = mid1 + (hidirtybufspace - mid1) / 2;
448                 if (totalspace >= mid2)
449                         return(totalspace - mid2);
450         }
451         return(0);
452 }
453
454 /*
455  * bd_wait()
456  *
457  *      Wait for the buffer cache to flush (totalspace) bytes worth of
458  *      buffers, then return.
459  *
460  *      Regardless this function blocks while the number of dirty buffers
461  *      exceeds hidirtybufspace.
462  *
463  * MPSAFE
464  */
465 void
466 bd_wait(int totalspace)
467 {
468         u_int i;
469         int count;
470
471         if (curthread == bufdaemonhw_td || curthread == bufdaemon_td)
472                 return;
473
474         while (totalspace > 0) {
475                 bd_heatup();
476                 if (totalspace > runningbufspace + dirtybufspace)
477                         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
478                 count = totalspace / BKVASIZE;
479                 if (count >= BD_WAKE_SIZE)
480                         count = BD_WAKE_SIZE - 1;
481
482                 spin_lock(&bufcspin);
483                 i = (bd_wake_index + count) & BD_WAKE_MASK;
484                 ++bd_wake_ary[i];
485
486                 /*
487                  * This is not a strict interlock, so we play a bit loose
488                  * with locking access to dirtybufspace*
489                  */
490                 tsleep_interlock(&bd_wake_ary[i], 0);
491                 spin_unlock(&bufcspin);
492                 tsleep(&bd_wake_ary[i], PINTERLOCKED, "flstik", hz);
493
494                 totalspace = runningbufspace + dirtybufspace - hidirtybufspace;
495         }
496 }
497
498 /*
499  * bd_signal()
500  * 
501  *      This function is called whenever runningbufspace or dirtybufspace
502  *      is reduced.  Track threads waiting for run+dirty buffer I/O
503  *      complete.
504  *
505  * MPSAFE
506  */
507 static void
508 bd_signal(int totalspace)
509 {
510         u_int i;
511
512         if (totalspace > 0) {
513                 if (totalspace > BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE)
514                         totalspace = BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE;
515                 spin_lock(&bufcspin);
516                 while (totalspace > 0) {
517                         i = bd_wake_index++;
518                         i &= BD_WAKE_MASK;
519                         if (bd_wake_ary[i]) {
520                                 bd_wake_ary[i] = 0;
521                                 spin_unlock(&bufcspin);
522                                 wakeup(&bd_wake_ary[i]);
523                                 spin_lock(&bufcspin);
524                         }
525                         totalspace -= BKVASIZE;
526                 }
527                 spin_unlock(&bufcspin);
528         }
529 }
530
531 /*
532  * BIO tracking support routines.
533  *
534  * Release a ref on a bio_track.  Wakeup requests are atomically released
535  * along with the last reference so bk_active will never wind up set to
536  * only 0x80000000.
537  *
538  * MPSAFE
539  */
540 static
541 void
542 bio_track_rel(struct bio_track *track)
543 {
544         int     active;
545         int     desired;
546
547         /*
548          * Shortcut
549          */
550         active = track->bk_active;
551         if (active == 1 && atomic_cmpset_int(&track->bk_active, 1, 0))
552                 return;
553
554         /*
555          * Full-on.  Note that the wait flag is only atomically released on
556          * the 1->0 count transition.
557          *
558          * We check for a negative count transition using bit 30 since bit 31
559          * has a different meaning.
560          */
561         for (;;) {
562                 desired = (active & 0x7FFFFFFF) - 1;
563                 if (desired)
564                         desired |= active & 0x80000000;
565                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
566                         if (desired & 0x40000000)
567                                 panic("bio_track_rel: bad count: %p\n", track);
568                         if (active & 0x80000000)
569                                 wakeup(track);
570                         break;
571                 }
572                 active = track->bk_active;
573         }
574 }
575
576 /*
577  * Wait for the tracking count to reach 0.
578  *
579  * Use atomic ops such that the wait flag is only set atomically when
580  * bk_active is non-zero.
581  *
582  * MPSAFE
583  */
584 int
585 bio_track_wait(struct bio_track *track, int slp_flags, int slp_timo)
586 {
587         int     active;
588         int     desired;
589         int     error;
590
591         /*
592          * Shortcut
593          */
594         if (track->bk_active == 0)
595                 return(0);
596
597         /*
598          * Full-on.  Note that the wait flag may only be atomically set if
599          * the active count is non-zero.
600          *
601          * NOTE: We cannot optimize active == desired since a wakeup could
602          *       clear active prior to our tsleep_interlock().
603          */
604         error = 0;
605         while ((active = track->bk_active) != 0) {
606                 cpu_ccfence();
607                 desired = active | 0x80000000;
608                 tsleep_interlock(track, slp_flags);
609                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
610                         error = tsleep(track, slp_flags | PINTERLOCKED,
611                                        "trwait", slp_timo);
612                         if (error)
613                                 break;
614                 }
615         }
616         return (error);
617 }
618
619 /*
620  * bufinit:
621  *
622  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
623  *      dependant initialization code. 
624  */
625 void
626 bufinit(void)
627 {
628         struct buf *bp;
629         vm_offset_t bogus_offset;
630         int i;
631
632         /* next, make a null set of free lists */
633         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
634                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
635
636         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
637         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
638                 bp = &buf[i];
639                 bzero(bp, sizeof *bp);
640                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
641                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
642                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
643                 initbufbio(bp);
644                 xio_init(&bp->b_xio);
645                 buf_dep_init(bp);
646                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
647         }
648
649         /*
650          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
651          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
652          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
653          * used by most other processes.  The differential is required to 
654          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
655          * be blocked waiting for buffer space.
656          *
657          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
658          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
659          * by the system.
660          */
661         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
662         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
663         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
664
665         lorunningspace = 512 * 1024;
666         /* hirunningspace -- see below */
667
668         /*
669          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently
670          * into the kernel space.  Even though this is accounted for in
671          * the buffer allocation, we don't want the malloced region to grow
672          * uncontrolled.  The malloc scheme improves memory utilization
673          * significantly on average (small) directories.
674          */
675         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
676
677         /*
678          * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
679          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
680          *
681          * We don't want too much actually queued to the device at once
682          * (XXX this needs to be per-mount!), because the buffers will
683          * wind up locked for a very long period of time while the I/O
684          * drains.
685          */
686         hidirtybufspace = hibufspace / 2;       /* dirty + running */
687         hirunningspace = hibufspace / 16;       /* locked & queued to device */
688         if (hirunningspace < 1024 * 1024)
689                 hirunningspace = 1024 * 1024;
690
691         dirtybufspace = 0;
692         dirtybufspacehw = 0;
693
694         lodirtybufspace = hidirtybufspace / 2;
695
696         /*
697          * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
698          * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
699          * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
700          * from buf_daemon.
701          */
702
703         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
704         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
705                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
706                                    VM_ALLOC_NORMAL);
707         vmstats.v_wire_count++;
708
709 }
710
711 /*
712  * Initialize the embedded bio structures, typically used by
713  * deprecated code which tries to allocate its own struct bufs.
714  */
715 void
716 initbufbio(struct buf *bp)
717 {
718         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
719         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
720         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
721         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
722         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
723         bp->b_bio1.bio_flags = 0;
724
725         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
726         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
727         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
728         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
729         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
730         bp->b_bio2.bio_flags = 0;
731
732         BUF_LOCKINIT(bp);
733 }
734
735 /*
736  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
737  * translation cache layers.
738  */
739 void
740 reinitbufbio(struct buf *bp)
741 {
742         struct bio *bio;
743
744         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
745                 bio->bio_done = NULL;
746                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
747         }
748 }
749
750 /*
751  * Undo the effects of an initbufbio().
752  */
753 void
754 uninitbufbio(struct buf *bp)
755 {
756         dsched_exit_buf(bp);
757         BUF_LOCKFREE(bp);
758 }
759
760 /*
761  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
762  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
763  */
764 struct bio *
765 push_bio(struct bio *bio)
766 {
767         struct bio *nbio;
768
769         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
770                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
771                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
772                         panic("push_bio: too many layers bp %p\n",
773                                 bio->bio_buf);
774                 }
775                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
776                 bio->bio_next = nbio;
777                 nbio->bio_prev = bio;
778                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
779                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
780                 nbio->bio_done = NULL;
781                 nbio->bio_next = NULL;
782         }
783         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
784         return(nbio);
785 }
786
787 /*
788  * Pop a BIO translation layer, returning the previous layer.  The
789  * must have been previously pushed.
790  */
791 struct bio *
792 pop_bio(struct bio *bio)
793 {
794         return(bio->bio_prev);
795 }
796
797 void
798 clearbiocache(struct bio *bio)
799 {
800         while (bio) {
801                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
802                 bio = bio->bio_next;
803         }
804 }
805
806 /*
807  * bfreekva:
808  *
809  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
810  *
811  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
812  *      buffer_map.
813  *
814  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
815  *
816  * MPALMOSTSAFE
817  */
818 static void
819 bfreekva(struct buf *bp)
820 {
821         int count;
822
823         if (bp->b_kvasize) {
824                 ++buffreekvacnt;
825                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
826                 vm_map_lock(&buffer_map);
827                 bufspace -= bp->b_kvasize;
828                 vm_map_delete(&buffer_map,
829                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
830                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
831                     &count
832                 );
833                 vm_map_unlock(&buffer_map);
834                 vm_map_entry_release(count);
835                 bp->b_kvasize = 0;
836                 bp->b_kvabase = NULL;
837                 bufspacewakeup();
838         }
839 }
840
841 /*
842  * bremfree:
843  *
844  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
845  */
846 static __inline void
847 _bremfree(struct buf *bp)
848 {
849         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
850                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1, 
851                                 ("bremfree: bp %p not locked",bp));
852                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
853                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
854         } else {
855                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
856                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
857         }
858 }
859
860 void
861 bremfree(struct buf *bp)
862 {
863         spin_lock(&bufqspin);
864         _bremfree(bp);
865         spin_unlock(&bufqspin);
866 }
867
868 static void
869 bremfree_locked(struct buf *bp)
870 {
871         _bremfree(bp);
872 }
873
874 /*
875  * bread:
876  *
877  *      Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
878  *      must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
879  *      is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
880  *      getblk() ).
881  *
882  * MPALMOSTSAFE
883  */
884 int
885 bread(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, struct buf **bpp)
886 {
887         struct buf *bp;
888
889         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
890         *bpp = bp;
891
892         /* if not found in cache, do some I/O */
893         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
894                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
895                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
896                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
897                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
898                 vfs_busy_pages(vp, bp);
899                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
900                 return (biowait(&bp->b_bio1, "biord"));
901         }
902         return (0);
903 }
904
905 /*
906  * breadn:
907  *
908  *      Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
909  *      read-ahead blocks.  We must clear B_ERROR and B_INVAL prior
910  *      to initiating I/O . If B_CACHE is set, the buffer is valid 
911  *      and we do not have to do anything.
912  *
913  * MPALMOSTSAFE
914  */
915 int
916 breadn(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
917         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
918 {
919         struct buf *bp, *rabp;
920         int i;
921         int rv = 0, readwait = 0;
922
923         *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
924
925         /* if not found in cache, do some I/O */
926         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
927                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
928                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
929                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
930                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
931                 vfs_busy_pages(vp, bp);
932                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
933                 ++readwait;
934         }
935
936         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
937                 if (inmem(vp, *raoffset))
938                         continue;
939                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
940
941                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
942                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
943                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
944                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
945                         BUF_KERNPROC(rabp);
946                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
947                 } else {
948                         brelse(rabp);
949                 }
950         }
951         if (readwait)
952                 rv = biowait(&bp->b_bio1, "biord");
953         return (rv);
954 }
955
956 /*
957  * bwrite:
958  *
959  *      Synchronous write, waits for completion.
960  *
961  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
962  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
963  *      is invalid.
964  *
965  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
966  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
967  *      now so we set it generally.  This could be set either here 
968  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
969  *      here.
970  */
971 int
972 bwrite(struct buf *bp)
973 {
974         int error;
975
976         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
977                 brelse(bp);
978                 return (0);
979         }
980         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
981                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
982
983         /* Mark the buffer clean */
984         bundirty(bp);
985
986         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
987         bp->b_flags |= B_CACHE;
988         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
989         bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
990         bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
991         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
992
993         /*
994          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
995          * valid for vnode-backed buffers.
996          */
997         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
998         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
999         error = biowait(&bp->b_bio1, "biows");
1000         brelse(bp);
1001
1002         return (error);
1003 }
1004
1005 /*
1006  * bawrite:
1007  *
1008  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1009  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1010  *
1011  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
1012  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1013  */
1014 void
1015 bawrite(struct buf *bp)
1016 {
1017         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1018                 brelse(bp);
1019                 return;
1020         }
1021         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1022                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1023
1024         /* Mark the buffer clean */
1025         bundirty(bp);
1026
1027         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1028         bp->b_flags |= B_CACHE;
1029         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1030         KKASSERT(bp->b_bio1.bio_done == NULL);
1031         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1032
1033         /*
1034          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1035          * valid for vnode-backed buffers.
1036          */
1037         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1038         BUF_KERNPROC(bp);
1039         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1040 }
1041
1042 /*
1043  * bowrite:
1044  *
1045  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
1046  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
1047  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
1048  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
1049  */
1050 int
1051 bowrite(struct buf *bp)
1052 {
1053         bp->b_flags |= B_ORDERED;
1054         bawrite(bp);
1055         return (0);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * bdwrite:
1060  *
1061  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1062  *      anything if the buffer is marked invalid.
1063  *
1064  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1065  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1066  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1067  *      out synchronously.
1068  */
1069 void
1070 bdwrite(struct buf *bp)
1071 {
1072         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1073                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
1074
1075         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1076                 brelse(bp);
1077                 return;
1078         }
1079         bdirty(bp);
1080
1081         if (dsched_is_clear_buf_priv(bp))
1082                 dsched_new_buf(bp);
1083
1084         /*
1085          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1086          * true even of NFS now.
1087          */
1088         bp->b_flags |= B_CACHE;
1089
1090         /*
1091          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1092          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1093          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1094          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1095          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1096          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1097          * the bmap then...  So, this is important to do.
1098          */
1099         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
1100                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, &bp->b_bio2.bio_offset,
1101                          NULL, NULL, BUF_CMD_WRITE);
1102         }
1103
1104         /*
1105          * Because the underlying pages may still be mapped and
1106          * writable trying to set the dirty buffer (b_dirtyoff/end)
1107          * range here will be inaccurate.
1108          *
1109          * However, we must still clean the pages to satisfy the
1110          * vnode_pager and pageout daemon, so theythink the pages
1111          * have been "cleaned".  What has really occured is that
1112          * they've been earmarked for later writing by the buffer
1113          * cache.
1114          *
1115          * So we get the b_dirtyoff/end update but will not actually
1116          * depend on it (NFS that is) until the pages are busied for
1117          * writing later on.
1118          */
1119         vfs_clean_pages(bp);
1120         bqrelse(bp);
1121
1122         /*
1123          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1124          * due to the softdep code.
1125          */
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Fake write - return pages to VM system as dirty, leave the buffer clean.
1130  * This is used by tmpfs.
1131  *
1132  * It is important for any VFS using this routine to NOT use it for
1133  * IO_SYNC or IO_ASYNC operations which occur when the system really
1134  * wants to flush VM pages to backing store.
1135  */
1136 void
1137 buwrite(struct buf *bp)
1138 {
1139         vm_page_t m;
1140         int i;
1141
1142         /*
1143          * Only works for VMIO buffers.  If the buffer is already
1144          * marked for delayed-write we can't avoid the bdwrite().
1145          */
1146         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || (bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1147                 bdwrite(bp);
1148                 return;
1149         }
1150
1151         /*
1152          * Set valid & dirty.
1153          *
1154          * WARNING! vfs_dirty_one_page() assumes vm_token is held for now.
1155          */
1156         lwkt_gettoken(&vm_token);
1157         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1158                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1159                 vfs_dirty_one_page(bp, i, m);
1160         }
1161         lwkt_reltoken(&vm_token);
1162         bqrelse(bp);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * bdirty:
1167  *
1168  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
1169  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
1170  *
1171  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
1172  *      dirty/clean lists. 
1173  *
1174  *      Must be called from a critical section.
1175  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
1176  */
1177 void
1178 bdirty(struct buf *bp)
1179 {
1180         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE, ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1181         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
1182                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
1183                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
1184         }
1185         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1186                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
1187         }
1188         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1189
1190         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1191                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1192                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
1193                 reassignbuf(bp);
1194                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1195
1196                 spin_lock(&bufcspin);
1197                 ++dirtybufcount;
1198                 dirtybufspace += bp->b_bufsize;
1199                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1200                         ++dirtybufcounthw;
1201                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1202                 }
1203                 spin_unlock(&bufcspin);
1204
1205                 bd_heatup();
1206         }
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Set B_HEAVY, indicating that this is a heavy-weight buffer that
1211  * needs to be flushed with a different buf_daemon thread to avoid
1212  * deadlocks.  B_HEAVY also imposes restrictions in getnewbuf().
1213  */
1214 void
1215 bheavy(struct buf *bp)
1216 {
1217         if ((bp->b_flags & B_HEAVY) == 0) {
1218                 bp->b_flags |= B_HEAVY;
1219                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1220                         spin_lock(&bufcspin);
1221                         ++dirtybufcounthw;
1222                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1223                         spin_unlock(&bufcspin);
1224                 }
1225         }
1226 }
1227
1228 /*
1229  * bundirty:
1230  *
1231  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1232  *
1233  *      Must be called from a critical section.
1234  *
1235  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in 
1236  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
1237  *      a different queue.
1238  *
1239  * MPSAFE
1240  */
1241 void
1242 bundirty(struct buf *bp)
1243 {
1244         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1245                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1246                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1247                 reassignbuf(bp);
1248                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1249
1250                 spin_lock(&bufcspin);
1251                 --dirtybufcount;
1252                 dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1253                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1254                         --dirtybufcounthw;
1255                         dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1256                 }
1257                 spin_unlock(&bufcspin);
1258
1259                 bd_signal(bp->b_bufsize);
1260         }
1261         /*
1262          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1263          */
1264         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Set the b_runningbufspace field, used to track how much I/O is
1269  * in progress at any given moment.
1270  */
1271 void
1272 bsetrunningbufspace(struct buf *bp, int bytes)
1273 {
1274         bp->b_runningbufspace = bytes;
1275         if (bytes) {
1276                 spin_lock(&bufcspin);
1277                 runningbufspace += bytes;
1278                 ++runningbufcount;
1279                 spin_unlock(&bufcspin);
1280         }
1281 }
1282
1283 /*
1284  * brelse:
1285  *
1286  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1287  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1288  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1289  *
1290  * MPALMOSTSAFE
1291  */
1292 void
1293 brelse(struct buf *bp)
1294 {
1295 #ifdef INVARIANTS
1296         int saved_flags = bp->b_flags;
1297 #endif
1298
1299         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1300
1301         /*
1302          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
1303          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
1304          *
1305          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
1306          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
1307          * wants to destroy the buffer and backing store after a write 
1308          * completes.
1309          */
1310         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
1311                 bundirty(bp);
1312         }
1313
1314         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
1315                 /*
1316                  * A re-dirtied buffer is only subject to destruction
1317                  * by B_INVAL.  B_ERROR and B_NOCACHE are ignored.
1318                  */
1319                 /* leave buffer intact */
1320         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1321                    (bp->b_bufsize <= 0)) {
1322                 /*
1323                  * Either a failed read or we were asked to free or not
1324                  * cache the buffer.  This path is reached with B_DELWRI
1325                  * set only if B_INVAL is already set.  B_NOCACHE governs
1326                  * backing store destruction.
1327                  *
1328                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED in buf_deallocate if the
1329                  * buffer cannot be immediately freed.
1330                  */
1331                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1332                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1333                         buf_deallocate(bp);
1334                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1335                         spin_lock(&bufcspin);
1336                         --dirtybufcount;
1337                         dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1338                         if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1339                                 --dirtybufcounthw;
1340                                 dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1341                         }
1342                         spin_unlock(&bufcspin);
1343
1344                         bd_signal(bp->b_bufsize);
1345                 }
1346                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1347         }
1348
1349         /*
1350          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI or B_LOCKED is set,
1351          * or if b_refs is non-zero.
1352          *
1353          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1354          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1355          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1356          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1357          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1358          *
1359          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1360          * originator asking us to release it), give the originator a
1361          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1362          * 
1363          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1364          * if B_DELWRI is set.
1365          *
1366          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1367          * on pages to return pages to the VM page queues.
1368          */
1369         if ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) || bp->b_refs) {
1370                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1371         } else if (vm_page_count_severe()) {
1372                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1373                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1374                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1375                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1376                 else
1377                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1378         }
1379
1380         /*
1381          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1382          * biodone().
1383          *
1384          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1385          * or B_RELBUF flags.
1386          */
1387         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1388         dsched_exit_buf(bp);
1389
1390         /*
1391          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1392          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1393          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1394          *
1395          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1396          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1397          * B_INVAL may still be set, however.
1398          *
1399          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1400          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1401          * store.
1402          *
1403          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1404          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1405          * is left intact.
1406          */
1407         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1408                 /*
1409                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1410                  */
1411                 int i, j, resid;
1412                 vm_page_t m;
1413                 off_t foff;
1414                 vm_pindex_t poff;
1415                 vm_object_t obj;
1416                 struct vnode *vp;
1417
1418                 vp = bp->b_vp;
1419
1420                 /*
1421                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1422                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1423                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1424                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1425                  *
1426                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1427                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1428                  * m->dirty, etc...). 
1429                  *
1430                  * See man buf(9) for more information
1431                  */
1432
1433                 resid = bp->b_bufsize;
1434                 foff = bp->b_loffset;
1435
1436                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1437                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1438                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1439                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1440                         /*
1441                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1442                          * now.  Note that we left these pages wired
1443                          * when we removed them so they had better exist,
1444                          * and they cannot be ripped out from under us so
1445                          * no critical section protection is necessary.
1446                          */
1447                         if (m == bogus_page) {
1448                                 obj = vp->v_object;
1449                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1450
1451                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1452                                         vm_page_t mtmp;
1453
1454                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1455                                         if (mtmp == bogus_page) {
1456                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1457                                                 if (!mtmp) {
1458                                                         panic("brelse: page missing");
1459                                                 }
1460                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1461                                         }
1462                                 }
1463                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1464
1465                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1466                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1467                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1468                                 }
1469                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1470                         }
1471
1472                         /*
1473                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1474                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1475                          * we impose a requirement that the block size be
1476                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1477                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1478                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1479                          * especially when tracking piecemeal writes and
1480                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1481                          * in only partial page validation and invalidation
1482                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1483                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1484                          * here we would end up with weird m->valid values
1485                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1486                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1487                          * instead of just some of them.
1488                          *
1489                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1490                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1491                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1492                          * granular mess that exists to support odd block 
1493                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1494                          * A complete rewrite is required.
1495                          *
1496                          * XXX
1497                          */
1498                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1499                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1500                                 int presid;
1501
1502                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1503                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1504                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1505                                         ; /* entire page */
1506                                 } else if (presid > resid) {
1507                                         presid = resid;
1508                                 }
1509                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1510                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1511
1512                                 /*
1513                                  * Also make sure any swap cache is removed
1514                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1515                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1516                                  * aliasing).
1517                                  */
1518                                 swap_pager_unswapped(m);
1519                         }
1520                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1521                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1522                 }
1523                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1524                         vfs_vmio_release(bp);
1525                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1526         } else {
1527                 /*
1528                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1529                  */
1530                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1531                         if (bp->b_bufsize)
1532                                 allocbuf(bp, 0);
1533                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1534                         if (bp->b_vp)
1535                                 brelvp(bp);
1536                 }
1537         }
1538                         
1539         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1540                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1541         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1542                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1543                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1544                 panic("brelse: multiple refs");
1545                 /* NOT REACHED */
1546                 return;
1547         }
1548
1549         /*
1550          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1551          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1552          * disassociated from their vnode.
1553          */
1554         spin_lock(&bufqspin);
1555         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1556                 /*
1557                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1558                  * immediately, regardless of their state.
1559                  */
1560                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1561                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1562         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1563                 /*
1564                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1565                  * of brelse() such buffers should probably already be
1566                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1567                  */
1568                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1569                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1570                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1571                 if (bp->b_kvasize) {
1572                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1573                 } else {
1574                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1575                 }
1576                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1577         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1578                 /*
1579                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1580                  * already be disassociated from their vnode.
1581                  */
1582                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1583                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1584                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1585                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1586                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1587         } else {
1588                 /*
1589                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1590                  * their vnode.
1591                  */
1592                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1593                 case B_DELWRI:
1594                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1595                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1596                     break;
1597                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1598                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1599                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY_HW], bp,
1600                                       b_freelist);
1601                     break;
1602                 default:
1603                     /*
1604                      * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1605                      * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1606                      * through the queue twice.
1607                      */
1608                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1609                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1610                     break;
1611                 }
1612         }
1613         spin_unlock(&bufqspin);
1614
1615         /*
1616          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1617          * on the correct queue.
1618          */
1619         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1620                 bundirty(bp);
1621
1622         /*
1623          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1624          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1625          *
1626          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1627          * if B_INVAL is set ).
1628          */
1629         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1630                 bufcountwakeup();
1631
1632         /*
1633          * Something we can maybe free or reuse
1634          */
1635         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1636                 bufspacewakeup();
1637
1638         /*
1639          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1640          */
1641         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1642         BUF_UNLOCK(bp);
1643 }
1644
1645 /*
1646  * bqrelse:
1647  *
1648  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1649  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1650  *
1651  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1652  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1653  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1654  *      again soon.
1655  *
1656  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1657  *
1658  * MPSAFE
1659  */
1660 void
1661 bqrelse(struct buf *bp)
1662 {
1663         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1664
1665         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1666                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1667         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1668                 /* do not release to free list */
1669                 panic("bqrelse: multiple refs");
1670                 return;
1671         }
1672
1673         buf_act_advance(bp);
1674
1675         spin_lock(&bufqspin);
1676         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1677                 /*
1678                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1679                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1680                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1681                  * will be released to the locked queue.
1682                  */
1683                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1684                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1685         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1686                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1687                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1688                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1689         } else if (vm_page_count_severe()) {
1690                 /*
1691                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1692                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1693                  * backing store) *now*.
1694                  */
1695                 spin_unlock(&bufqspin);
1696                 brelse(bp);
1697                 return;
1698         } else {
1699                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1700                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1701         }
1702         spin_unlock(&bufqspin);
1703
1704         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1705             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1706                 bufcountwakeup();
1707         }
1708
1709         /*
1710          * Something we can maybe free or reuse.
1711          */
1712         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1713                 bufspacewakeup();
1714
1715         /*
1716          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1717          * buffer is actively locked.
1718          */
1719         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1720         dsched_exit_buf(bp);
1721         BUF_UNLOCK(bp);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Hold a buffer, preventing it from being reused.  This will prevent
1726  * normal B_RELBUF operations on the buffer but will not prevent B_INVAL
1727  * operations.  If a B_INVAL operation occurs the buffer will remain held
1728  * but the underlying pages may get ripped out.
1729  *
1730  * These functions are typically used in VOP_READ/VOP_WRITE functions
1731  * to hold a buffer during a copyin or copyout, preventing deadlocks
1732  * or recursive lock panics when read()/write() is used over mmap()'d
1733  * space.
1734  *
1735  * NOTE: bqhold() requires that the buffer be locked at the time of the
1736  *       hold.  bqdrop() has no requirements other than the buffer having
1737  *       previously been held.
1738  */
1739 void
1740 bqhold(struct buf *bp)
1741 {
1742         atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
1743 }
1744
1745 void
1746 bqdrop(struct buf *bp)
1747 {
1748         KKASSERT(bp->b_refs > 0);
1749         atomic_add_int(&bp->b_refs, -1);
1750 }
1751
1752 /*
1753  * vfs_vmio_release:
1754  *
1755  *      Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system
1756  *      if possible.  The pages are freed if they are no longer valid or
1757  *      attempt to free if it was used for direct I/O otherwise they are
1758  *      sent to the page cache.
1759  *
1760  *      Pages that were marked busy are left alone and skipped.
1761  *
1762  *      The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1763  *      this function.
1764  */
1765 static void
1766 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1767 {
1768         int i;
1769         vm_page_t m;
1770
1771         lwkt_gettoken(&vm_token);
1772         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1773                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1774                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1775
1776                 /*
1777                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1778                  * even if it is backed by a block device.
1779                  */
1780                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1781                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1782
1783                 /*
1784                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1785                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1786                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1787                  * bp tracks the act_count.
1788                  *
1789                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1790                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1791                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1792                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1793                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1794                  */
1795                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1796                         vm_page_unwire(m, 0);
1797                 else
1798                         vm_page_unwire(m, 1);
1799
1800                 /*
1801                  * We don't mess with busy pages, it is the responsibility
1802                  * of the process that busied the pages to deal with them.
1803                  *
1804                  * However, the caller may have marked the page invalid and
1805                  * we must still make sure the page is no longer mapped.
1806                  */
1807                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0)) {
1808                         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1809                         continue;
1810                 }
1811                         
1812                 if (m->wire_count == 0) {
1813                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1814                         /*
1815                          * Might as well free the page if we can and it has
1816                          * no valid data.  We also free the page if the
1817                          * buffer was used for direct I/O.
1818                          */
1819 #if 0
1820                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1821                                         m->hold_count == 0) {
1822                                 vm_page_busy(m);
1823                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1824                                 vm_page_free(m);
1825                         } else
1826 #endif
1827                         /*
1828                          * Cache the page if we are really low on free
1829                          * pages.
1830                          *
1831                          * Also bypass the active and inactive queues
1832                          * if B_NOTMETA is set.  This flag is set by HAMMER
1833                          * on a regular file buffer when double buffering
1834                          * is enabled or on a block device buffer representing
1835                          * file data when double buffering is not enabled.
1836                          * The flag prevents two copies of the same data from
1837                          * being cached for long periods of time.
1838                          */
1839                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1840                                 vm_page_try_to_free(m);
1841                         } else if ((bp->b_flags & B_NOTMETA) ||
1842                                    vm_page_count_severe()) {
1843                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1844                                 vm_page_try_to_cache(m);
1845                         } else {
1846                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1847                         }
1848                 }
1849         }
1850         lwkt_reltoken(&vm_token);
1851
1852         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1853                      bp->b_xio.xio_npages);
1854         if (bp->b_bufsize) {
1855                 bufspacewakeup();
1856                 bp->b_bufsize = 0;
1857         }
1858         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1859         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1860         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1861         if (bp->b_vp)
1862                 brelvp(bp);
1863 }
1864
1865 /*
1866  * vfs_bio_awrite:
1867  *
1868  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1869  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1870  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1871  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1872  *
1873  *      The buffer is locked on call.
1874  */
1875 int
1876 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1877 {
1878         int i;
1879         int j;
1880         off_t loffset = bp->b_loffset;
1881         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1882         int nbytes;
1883         struct buf *bpa;
1884         int nwritten;
1885         int size;
1886
1887         /*
1888          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1889          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1890          * rather then at the beginning.
1891          *
1892          * NOTE: b_bio1 contains the logical loffset and is aliased
1893          * to b_loffset.  b_bio2 contains the translated block number.
1894          */
1895         if ((vp->v_type == VREG) && 
1896             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1897             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1898
1899                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1900
1901                 for (i = size; i < MAXPHYS; i += size) {
1902                         if ((bpa = findblk(vp, loffset + i, FINDBLK_TEST)) &&
1903                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1904                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1905                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1906                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1907                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1908                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1909                                      bp->b_bio2.bio_offset + i))
1910                                         break;
1911                         } else {
1912                                 break;
1913                         }
1914                 }
1915                 for (j = size; i + j <= MAXPHYS && j <= loffset; j += size) {
1916                         if ((bpa = findblk(vp, loffset - j, FINDBLK_TEST)) &&
1917                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1918                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1919                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1920                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1921                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1922                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1923                                      bp->b_bio2.bio_offset - j))
1924                                         break;
1925                         } else {
1926                                 break;
1927                         }
1928                 }
1929                 j -= size;
1930                 nbytes = (i + j);
1931
1932                 /*
1933                  * this is a possible cluster write
1934                  */
1935                 if (nbytes != size) {
1936                         BUF_UNLOCK(bp);
1937                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size,
1938                                                   loffset - j, nbytes);
1939                         return nwritten;
1940                 }
1941         }
1942
1943         /*
1944          * default (old) behavior, writing out only one block
1945          *
1946          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1947          */
1948         nwritten = bp->b_bufsize;
1949         bremfree(bp);
1950         bawrite(bp);
1951
1952         return nwritten;
1953 }
1954
1955 /*
1956  * getnewbuf:
1957  *
1958  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1959  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1960  *
1961  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1962  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1963  *
1964  *      We block if:
1965  *              We have insufficient buffer headers
1966  *              We have insufficient buffer space
1967  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1968  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1969  *
1970  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1971  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1972  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1973  *
1974  * MPALMOSTSAFE
1975  */
1976 static struct buf *
1977 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
1978 {
1979         struct buf *bp;
1980         struct buf *nbp;
1981         int defrag = 0;
1982         int nqindex;
1983         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
1984         static int flushingbufs;
1985
1986         /*
1987          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1988          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1989          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1990          * async I/O rather then sync I/O.
1991          */
1992         
1993         ++getnewbufcalls;
1994         --getnewbufrestarts;
1995 restart:
1996         ++getnewbufrestarts;
1997
1998         /*
1999          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2000          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2001          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2002          * dip into our reserves.
2003          *
2004          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2005          *
2006          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2007          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2008          * where we cannot backup.
2009          */
2010         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2011         spin_lock(&bufqspin);
2012         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
2013
2014         if (nbp == NULL) {
2015                 /*
2016                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
2017                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
2018                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
2019                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
2020                  */
2021                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
2022                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2023                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2024                 }
2025
2026                 /*
2027                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
2028                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
2029                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
2030                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
2031                  */
2032                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
2033                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
2034                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
2035                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
2036                 }
2037         }
2038
2039         /*
2040          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2041          * depending.
2042          *
2043          * WARNING!  bufqspin is held!
2044          */
2045         while ((bp = nbp) != NULL) {
2046                 int qindex = nqindex;
2047
2048                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2049
2050                 /*
2051                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2052                  * cycles through the queue twice before being selected.
2053                  */
2054                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
2055                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
2056                         bp->b_flags |= B_AGE;
2057                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2058                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2059                         continue;
2060                 }
2061
2062                 /*
2063                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
2064                  * or do other fancy things ).
2065                  */
2066                 if (nbp == NULL) {
2067                         switch(qindex) {
2068                         case BQUEUE_EMPTY:
2069                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2070                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
2071                                         break;
2072                                 /* fall through */
2073                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
2074                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2075                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
2076                                         break;
2077                                 /* fall through */
2078                         case BQUEUE_CLEAN:
2079                                 /*
2080                                  * nbp is NULL. 
2081                                  */
2082                                 break;
2083                         }
2084                 }
2085
2086                 /*
2087                  * Sanity Checks
2088                  */
2089                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2090                         ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2091
2092                 /*
2093                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2094                  * buffers.
2095                  */
2096                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2097                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2098
2099                 /*
2100                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2101                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2102                  * is also performed after we lock the buffer.
2103                  */
2104                 if (bp->b_refs)
2105                         continue;
2106
2107                 /*
2108                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2109                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2110                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2111                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2112                  */
2113                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2114                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2115                         continue;
2116                 }
2117
2118                 /*
2119                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2120                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2121                  * on the clean list must be disassociated from their 
2122                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2123                  * already been disassociated.
2124                  *
2125                  * b_refs is checked after locking along with queue changes.
2126                  * We must check here to deal with zero->nonzero transitions
2127                  * made by the owner of the buffer lock, which is used by
2128                  * VFS's to hold the buffer while issuing an unlocked
2129                  * uiomove()s.  We cannot invalidate the buffer's pages
2130                  * for this case.  Once we successfully lock a buffer the
2131                  * only 0->1 transitions of b_refs will occur via findblk().
2132                  *
2133                  * We must also check for queue changes after successful
2134                  * locking as the current lock holder may dispose of the
2135                  * buffer and change its queue.
2136                  */
2137                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2138                         spin_unlock(&bufqspin);
2139                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", (hz + 99) / 100);
2140                         goto restart;
2141                 }
2142                 if (bp->b_qindex != qindex || bp->b_refs) {
2143                         spin_unlock(&bufqspin);
2144                         BUF_UNLOCK(bp);
2145                         goto restart;
2146                 }
2147                 bremfree_locked(bp);
2148                 spin_unlock(&bufqspin);
2149
2150                 /*
2151                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2152                  * vnode.
2153                  *
2154                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2155                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2156                  * responsible for releasing the buffer.
2157                  *
2158                  * NOTE: bufqspin is UNLOCKED now.
2159                  */
2160                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2161                         buf_deallocate(bp);
2162                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2163                                 bqrelse(bp);
2164                                 goto restart;
2165                         }
2166                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2167                 }
2168
2169                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2170                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2171                                 vfs_vmio_release(bp);
2172                         if (bp->b_vp)
2173                                 brelvp(bp);
2174                 }
2175
2176                 /*
2177                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2178                  * the scan from this point on.
2179                  *
2180                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2181                  * valid after this operation.
2182                  */
2183                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
2184                         ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d "
2185                          "unexpectededly still associated!",
2186                          bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2187                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2188
2189                 /*
2190                  * critical section protection is not required when
2191                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2192                  * wired.
2193                  */
2194                 if (bp->b_bufsize)
2195                         allocbuf(bp, 0);
2196
2197                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2198                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2199                 bp->b_vp = NULL;
2200                 bp->b_error = 0;
2201                 bp->b_resid = 0;
2202                 bp->b_bcount = 0;
2203                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2204                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2205                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2206                 reinitbufbio(bp);
2207                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2208                 buf_dep_init(bp);
2209                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2210                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2211
2212                 /*
2213                  * If we are defragging then free the buffer.
2214                  */
2215                 if (defrag) {
2216                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2217                         bfreekva(bp);
2218                         brelse(bp);
2219                         defrag = 0;
2220                         goto restart;
2221                 }
2222
2223                 /*
2224                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2225                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2226                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2227                  */
2228                 if (bufspace >= hibufspace)
2229                         flushingbufs = 1;
2230                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2231                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2232                         bfreekva(bp);
2233                         brelse(bp);
2234                         goto restart;
2235                 }
2236                 if (bufspace < lobufspace)
2237                         flushingbufs = 0;
2238
2239                 /*
2240                  * b_refs can transition to a non-zero value while we hold
2241                  * the buffer locked due to a findblk().  Our brelvp() above
2242                  * interlocked any future possible transitions due to
2243                  * findblk()s.
2244                  *
2245                  * If we find b_refs to be non-zero we can destroy the
2246                  * buffer's contents but we cannot yet reuse the buffer.
2247                  */
2248                 if (bp->b_refs) {
2249                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2250                         bfreekva(bp);
2251                         brelse(bp);
2252                         goto restart;
2253                 }
2254                 break;
2255                 /* NOT REACHED, bufqspin not held */
2256         }
2257
2258         /*
2259          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2260          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2261          *
2262          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2263          *
2264          * NOTE: bufqspin is held if bp is NULL, else it is not held.
2265          */
2266         if (bp == NULL) {
2267                 int flags;
2268                 char *waitmsg;
2269
2270                 spin_unlock(&bufqspin);
2271                 if (defrag) {
2272                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2273                         waitmsg = "nbufkv";
2274                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2275                         waitmsg = "nbufbs";
2276                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2277                 } else {
2278                         waitmsg = "newbuf";
2279                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2280                 }
2281
2282                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2283                 spin_lock(&bufcspin);
2284                 needsbuffer |= flags;
2285                 while (needsbuffer & flags) {
2286                         if (ssleep(&needsbuffer, &bufcspin,
2287                                    slpflags, waitmsg, slptimeo)) {
2288                                 spin_unlock(&bufcspin);
2289                                 return (NULL);
2290                         }
2291                 }
2292                 spin_unlock(&bufcspin);
2293         } else {
2294                 /*
2295                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2296                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2297                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2298                  * BKVASIZE chunks.
2299                  *
2300                  * (bufqspin is not held)
2301                  */
2302                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2303
2304                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2305                         vm_offset_t addr = 0;
2306                         int count;
2307
2308                         bfreekva(bp);
2309
2310                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2311                         vm_map_lock(&buffer_map);
2312
2313                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2314                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2315                                     maxsize, 0, &addr)) {
2316                                 /*
2317                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2318                                  * must defragment the map.
2319                                  */
2320                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2321                                 vm_map_entry_release(count);
2322                                 ++bufdefragcnt;
2323                                 defrag = 1;
2324                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2325                                 brelse(bp);
2326                                 goto restart;
2327                         }
2328                         if (addr) {
2329                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2330                                         NULL, 0,
2331                                         addr, addr + maxsize,
2332                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2333                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2334                                         MAP_NOFAULT);
2335
2336                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2337                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2338                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2339                                 ++bufreusecnt;
2340                         }
2341                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2342                         vm_map_entry_release(count);
2343                 }
2344                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2345         }
2346         return(bp);
2347 }
2348
2349 /*
2350  * This routine is called in an emergency to recover VM pages from the
2351  * buffer cache by cashing in clean buffers.  The idea is to recover
2352  * enough pages to be able to satisfy a stuck bio_page_alloc().
2353  *
2354  * MPSAFE
2355  */
2356 static int
2357 recoverbufpages(void)
2358 {
2359         struct buf *bp;
2360         int bytes = 0;
2361
2362         ++recoverbufcalls;
2363
2364         spin_lock(&bufqspin);
2365         while (bytes < MAXBSIZE) {
2366                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2367                 if (bp == NULL)
2368                         break;
2369
2370                 /*
2371                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2372                  * cycles through the queue twice before being selected.
2373                  */
2374                 if ((bp->b_flags & B_AGE) == 0 && TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) {
2375                         bp->b_flags |= B_AGE;
2376                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
2377                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN],
2378                                           bp, b_freelist);
2379                         continue;
2380                 }
2381
2382                 /*
2383                  * Sanity Checks
2384                  */
2385                 KKASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_CLEAN);
2386                 KKASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0);
2387
2388                 /*
2389                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.
2390                  *
2391                  * Buffers on the clean list must be disassociated from
2392                  * their current vnode
2393                  */
2394
2395                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2396                         kprintf("recoverbufpages: warning, locked buf %p, "
2397                                 "race corrected\n",
2398                                 bp);
2399                         ssleep(&bd_request, &bufqspin, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2400                         continue;
2401                 }
2402                 if (bp->b_qindex != BQUEUE_CLEAN) {
2403                         kprintf("recoverbufpages: warning, BUF_LOCK blocked "
2404                                 "unexpectedly on buf %p index %d, race "
2405                                 "corrected\n",
2406                                 bp, bp->b_qindex);
2407                         BUF_UNLOCK(bp);
2408                         continue;
2409                 }
2410                 bremfree_locked(bp);
2411                 spin_unlock(&bufqspin);
2412
2413                 /*
2414                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2415                  * vnode.
2416                  *
2417                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2418                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2419                  * responsible for releasing the buffer.
2420                  */
2421                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2422                         buf_deallocate(bp);
2423                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2424                                 bqrelse(bp);
2425                                 spin_lock(&bufqspin);
2426                                 continue;
2427                         }
2428                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2429                 }
2430
2431                 bytes += bp->b_bufsize;
2432
2433                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2434                         bp->b_flags |= B_DIRECT;    /* try to free pages */
2435                         vfs_vmio_release(bp);
2436                 }
2437                 if (bp->b_vp)
2438                         brelvp(bp);
2439
2440                 KKASSERT(bp->b_vp == NULL);
2441                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2442
2443                 /*
2444                  * critical section protection is not required when
2445                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2446                  * wired.
2447                  */
2448                 if (bp->b_bufsize)
2449                         allocbuf(bp, 0);
2450
2451                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2452                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2453                 bp->b_vp = NULL;
2454                 bp->b_error = 0;
2455                 bp->b_resid = 0;
2456                 bp->b_bcount = 0;
2457                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2458                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2459                 reinitbufbio(bp);
2460                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2461                 buf_dep_init(bp);
2462                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2463                 /* bfreekva(bp); */
2464                 brelse(bp);
2465                 spin_lock(&bufqspin);
2466         }
2467         spin_unlock(&bufqspin);
2468         return(bytes);
2469 }
2470
2471 /*
2472  * buf_daemon:
2473  *
2474  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2475  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2476  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2477  *
2478  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2479  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2480  *      waiting at the mid-point.
2481  */
2482
2483 static struct kproc_desc buf_kp = {
2484         "bufdaemon",
2485         buf_daemon,
2486         &bufdaemon_td
2487 };
2488 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2489         kproc_start, &buf_kp)
2490
2491 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2492         "bufdaemon_hw",
2493         buf_daemon_hw,
2494         &bufdaemonhw_td
2495 };
2496 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2497         kproc_start, &bufhw_kp)
2498
2499 /*
2500  * MPSAFE thread
2501  */
2502 static void
2503 buf_daemon(void)
2504 {
2505         int limit;
2506
2507         /*
2508          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2509          */
2510         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2511                               bufdaemon_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2512         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2513
2514         /*
2515          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2516          */
2517         for (;;) {
2518                 kproc_suspend_loop();
2519
2520                 /*
2521                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2522                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2523                  *
2524                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2525                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2526                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2527                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2528                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2529                  *
2530                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2531                  * but because we split the operation into two threads we
2532                  * have to cut it in half for each thread.
2533                  */
2534                 waitrunningbufspace();
2535                 limit = lodirtybufspace / 2;
2536                 while (runningbufspace + dirtybufspace > limit ||
2537                        dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2538                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY) == 0)
2539                                 break;
2540                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2541                                 continue;
2542                         waitrunningbufspace();
2543                 }
2544
2545                 /*
2546                  * We reached our low water mark, reset the
2547                  * request and sleep until we are needed again.
2548                  * The sleep is just so the suspend code works.
2549                  */
2550                 spin_lock(&bufcspin);
2551                 if (bd_request == 0)
2552                         ssleep(&bd_request, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2553                 bd_request = 0;
2554                 spin_unlock(&bufcspin);
2555         }
2556 }
2557
2558 /*
2559  * MPSAFE thread
2560  */
2561 static void
2562 buf_daemon_hw(void)
2563 {
2564         int limit;
2565
2566         /*
2567          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2568          */
2569         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2570                               bufdaemonhw_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2571         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2572
2573         /*
2574          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2575          */
2576         for (;;) {
2577                 kproc_suspend_loop();
2578
2579                 /*
2580                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2581                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2582                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2583                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2584                  *
2585                  * Once we decide to flush push the queued I/O up to
2586                  * hirunningspace in order to trigger bursting by the bioq
2587                  * subsystem.
2588                  *
2589                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2590                  * but because we split the operation into two threads we
2591                  * have to cut it in half for each thread.
2592                  */
2593                 waitrunningbufspace();
2594                 limit = lodirtybufspace / 2;
2595                 while (runningbufspace + dirtybufspacehw > limit ||
2596                        dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2597                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY_HW) == 0)
2598                                 break;
2599                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2600                                 continue;
2601                         waitrunningbufspace();
2602                 }
2603
2604                 /*
2605                  * We reached our low water mark, reset the
2606                  * request and sleep until we are needed again.
2607                  * The sleep is just so the suspend code works.
2608                  */
2609                 spin_lock(&bufcspin);
2610                 if (bd_request_hw == 0)
2611                         ssleep(&bd_request_hw, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2612                 bd_request_hw = 0;
2613                 spin_unlock(&bufcspin);
2614         }
2615 }
2616
2617 /*
2618  * flushbufqueues:
2619  *
2620  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2621  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2622  *      particularly sensitive to.
2623  *
2624  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2625  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2626  *      due to the write load on the machine.
2627  *
2628  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2629  *      can mess with its contents.  bufqspin isn't enough.
2630  */
2631 static int
2632 flushbufqueues(bufq_type_t q)
2633 {
2634         struct buf *bp;
2635         int r = 0;
2636         int spun;
2637
2638         spin_lock(&bufqspin);
2639         spun = 1;
2640
2641         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2642         while (bp) {
2643                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2644                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2645                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2646                         continue;
2647                 }
2648                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2649                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2650                         continue;
2651                 }
2652                 KKASSERT(bp->b_qindex == q);
2653
2654                 /*
2655                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2656                  * the buffer.
2657                  */
2658                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2659                         BUF_UNLOCK(bp);
2660                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2661                         continue;
2662                 }
2663
2664                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2665                         _bremfree(bp);
2666                         spin_unlock(&bufqspin);
2667                         spun = 0;
2668                         brelse(bp);
2669                         ++r;
2670                         break;
2671                 }
2672
2673                 spin_unlock(&bufqspin);
2674                 spun = 0;
2675
2676                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2677                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2678                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2679                         spin_lock(&bufqspin);
2680                         spun = 1;
2681                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2682                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2683                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2684                         BUF_UNLOCK(bp);
2685                         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2686                         continue;
2687                 }
2688
2689                 /*
2690                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2691                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2692                  *
2693                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2694                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2695                  *
2696                  * NOTE: buf_checkwrite is MPSAFE.
2697                  */
2698                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2699                         bremfree(bp);
2700                         brelse(bp);
2701                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2702                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2703                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2704                         vfs_bio_awrite(bp);
2705                 } else {
2706                         bp->b_flags |= B_AGE;
2707                         vfs_bio_awrite(bp);
2708                 }
2709                 ++r;
2710                 break;
2711         }
2712         if (spun)
2713                 spin_unlock(&bufqspin);
2714         return (r);
2715 }
2716
2717 /*
2718  * inmem:
2719  *
2720  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2721  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2722  *      the data.
2723  *
2724  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2725  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2726  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2727  */
2728 int
2729 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2730 {
2731         vm_object_t obj;
2732         vm_offset_t toff, tinc, size;
2733         vm_page_t m;
2734
2735         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2736                 return 1;
2737         if (vp->v_mount == NULL)
2738                 return 0;
2739         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2740                 return 0;
2741
2742         size = PAGE_SIZE;
2743         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2744                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2745
2746         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2747                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2748                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2749                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2750                 if (m == NULL)
2751                         return 0;
2752                 tinc = size;
2753                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2754                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2755                 if (vm_page_is_valid(m,
2756                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2757                         return 0;
2758         }
2759         return 1;
2760 }
2761
2762 /*
2763  * findblk:
2764  *
2765  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2766  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2767  *
2768  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2769  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2770  *      and possibly do other stuff to it.
2771  *
2772  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2773  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2774  *                        the desired buffer after locking.
2775  *
2776  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2777  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2778  *                        buffer exists.
2779  *
2780  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents normal
2781  *                        reuse by getnewbuf() but does not prevent
2782  *                        disassociation (B_INVAL).  Used to avoid deadlocks
2783  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2784  *
2785  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2786  *
2787  * MPSAFE
2788  */
2789 struct buf *
2790 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2791 {
2792         struct buf *bp;
2793         int lkflags;
2794
2795         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2796         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2797                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2798
2799         for (;;) {
2800                 /*
2801                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2802                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2803                  */
2804                 lwkt_gettoken(&vp->v_token);
2805                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2806                 if (bp == NULL) {
2807                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2808                         return(NULL);
2809                 }
2810                 bqhold(bp);
2811                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2812
2813                 /*
2814                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2815                  */
2816                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2817                         break;
2818
2819                 /*
2820                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2821                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2822                  */
2823                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2824                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2825                         /* bp = NULL; not needed */
2826                         return(NULL);
2827                 }
2828
2829                 /*
2830                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2831                  * returned.
2832                  */
2833                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2834                         break;
2835                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2836                 BUF_UNLOCK(bp);
2837         }
2838
2839         /*
2840          * Success
2841          */
2842         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2843                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2844         return(bp);
2845 }
2846
2847 /*
2848  * getcacheblk:
2849  *
2850  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2851  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2852  *      is returned.
2853  *
2854  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2855  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2856  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2857  *
2858  *      If blksize is 0 the buffer cache buffer must already be fully
2859  *      cached.
2860  *
2861  *      If blksize is non-zero getblk() will be used, allowing a buffer
2862  *      to be reinstantiated from its VM backing store.  The buffer must
2863  *      still be fully cached after reinstantiation to be returned.
2864  */
2865 struct buf *
2866 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int blksize)
2867 {
2868         struct buf *bp;
2869
2870         if (blksize) {
2871                 bp = getblk(vp, loffset, blksize, 0, 0);
2872                 if (bp) {
2873                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2874                             B_CACHE) {
2875                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2876                         } else {
2877                                 brelse(bp);
2878                                 bp = NULL;
2879                         }
2880                 }
2881         } else {
2882                 bp = findblk(vp, loffset, 0);
2883                 if (bp) {
2884                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2885                             B_CACHE) {
2886                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2887                                 bremfree(bp);
2888                         } else {
2889                                 BUF_UNLOCK(bp);
2890                                 bp = NULL;
2891                         }
2892                 }
2893         }
2894         return (bp);
2895 }
2896
2897 /*
2898  * getblk:
2899  *
2900  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2901  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2902  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2903  *
2904  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2905  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2906  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2907  *      without doing any of those things the system will likely believe
2908  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2909  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2910  *
2911  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2912  *      an existing buffer.
2913  *
2914  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2915  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2916  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2917  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2918  *
2919  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2920  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2921  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2922  *      backing VM.
2923  *
2924  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2925  *      B_CACHE bit is clear.
2926  *      
2927  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2928  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2929  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2930  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2931  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2932  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2933  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2934  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2935  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2936  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2937  *
2938  *      getblk flags:
2939  *
2940  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2941  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2942  *
2943  * MPALMOSTSAFE
2944  */
2945 struct buf *
2946 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2947 {
2948         struct buf *bp;
2949         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2950         int error;
2951         int lkflags;
2952
2953         if (size > MAXBSIZE)
2954                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2955         if (vp->v_object == NULL)
2956                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2957
2958 loop:
2959         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2960                 /*
2961                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2962                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2963                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2964                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2965                  *
2966                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2967                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2968                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2969                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2970                  * on a random (vp,loffset).
2971                  */
2972                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2973                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
2974                                 bqdrop(bp);
2975                                 return(NULL);
2976                         }
2977                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2978                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
2979                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2980                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
2981                         if (error) {
2982                                 bqdrop(bp);
2983                                 if (error == ENOLCK)
2984                                         goto loop;
2985                                 return (NULL);
2986                         }
2987                         /* buffer may have changed on us */
2988                 }
2989                 bqdrop(bp);
2990
2991                 /*
2992                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2993                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
2994                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
2995                  * as well.
2996                  */
2997                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
2998                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
2999                                 "was recycled\n",
3000                                 bp, vp, (long long)loffset);
3001                         BUF_UNLOCK(bp);
3002                         goto loop;
3003                 }
3004
3005                 /*
3006                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
3007                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
3008                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
3009                  */
3010                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
3011                         BUF_UNLOCK(bp);
3012                         return(NULL);
3013                 }
3014
3015                 /*
3016                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3017                  */
3018                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
3019                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3020                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
3021
3022                 /*
3023                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
3024                  * block number translation.
3025                  */
3026                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
3027                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
3028                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
3029                                 bp, vp, (long long)loffset);
3030                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
3031                 }
3032
3033                 /*
3034                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3035                  * invalid.
3036                  */
3037                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3038                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3039                 bremfree(bp);
3040
3041                 /*
3042                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
3043                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
3044                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
3045                  *
3046                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
3047                  * Other types of buffers are simply released and
3048                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
3049                  * pages (but not marked B_DELWRI).
3050                  *
3051                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
3052                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
3053                  * no longer represent the actual EOF point), so we
3054                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
3055                  */
3056                 if (size != bp->b_bcount) {
3057                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3058                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3059                                 bwrite(bp);
3060                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
3061                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3062                                 bwrite(bp);
3063                         } else {
3064                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3065                                 brelse(bp);
3066                         }
3067                         goto loop;
3068                 }
3069                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
3070                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
3071                         ("getblk: no buffer offset"));
3072
3073                 /*
3074                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3075                  * be committed before we can return the buffer in
3076                  * order to prevent the caller from issuing a read
3077                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3078                  * it.
3079                  *
3080                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3081                  * operate properly either because they assume they
3082                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3083                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3084                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3085                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3086                  * preventing further loops.
3087                  *
3088                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3089                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3090                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3091                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3092                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3093                  * after the write.
3094                  *
3095                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
3096                  *     I'm not even sure this state is still possible
3097                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
3098                  *     on size changes.
3099                  *
3100                  * We might be able to do something fancy, like setting
3101                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3102                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3103                  * confusing.  This is much easier.
3104                  */
3105
3106                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3107                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3108                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3109                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3110                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3111                         bwrite(bp);
3112                         goto loop;
3113                 }
3114         } else {
3115                 /*
3116                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3117                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3118                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3119                  *
3120                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3121                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3122                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3123                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3124                  * the block size.  
3125                  *
3126                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3127                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3128                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3129                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3130                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3131                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3132                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3133                  * directory vnode is not a special case.
3134                  */
3135                 int bsize, maxsize;
3136
3137                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3138                         bsize = DEV_BSIZE;
3139                 else if (vp->v_mount)
3140                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3141                 else
3142                         bsize = size;
3143
3144                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3145                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3146
3147                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3148                 if (bp == NULL) {
3149                         if (slpflags || slptimeo)
3150                                 return NULL;
3151                         goto loop;
3152                 }
3153
3154                 /*
3155                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3156                  * be found by findblk().
3157                  *
3158                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3159                  * bp will not be associated with the vnode.
3160                  *
3161                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3162                  */
3163                 bp->b_loffset = loffset;
3164                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3165                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3166
3167                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3168                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3169                         brelse(bp);
3170                         goto loop;
3171                 }
3172
3173                 /*
3174                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3175                  */
3176                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3177                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3178                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3179
3180                 allocbuf(bp, size);
3181         }
3182         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3183         return (bp);
3184 }
3185
3186 /*
3187  * regetblk(bp)
3188  *
3189  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3190  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3191  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3192  *
3193  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3194  * non-empty.
3195  *
3196  * MPSAFE
3197  */
3198 void
3199 regetblk(struct buf *bp)
3200 {
3201         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3202         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3203         bremfree(bp);
3204 }
3205
3206 /*
3207  * geteblk:
3208  *
3209  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3210  *      initially set to B_INVAL.
3211  *
3212  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3213  *      call because races are impossible here.
3214  *
3215  * MPALMOSTSAFE
3216  */
3217 struct buf *
3218 geteblk(int size)
3219 {
3220         struct buf *bp;
3221         int maxsize;
3222
3223         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3224
3225         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
3226                 ;
3227         allocbuf(bp, size);
3228         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3229         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3230         return (bp);
3231 }
3232
3233
3234 /*
3235  * allocbuf:
3236  *
3237  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3238  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3239  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3240  *      resize a buffer up or down.
3241  *
3242  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3243  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3244  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3245  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3246  *      data.
3247  *
3248  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3249  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3250  *
3251  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3252  *      must own the buffer.
3253  *
3254  * MPSAFE
3255  */
3256 int
3257 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3258 {
3259         int newbsize, mbsize;
3260         int i;
3261
3262         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3263                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3264
3265         if (bp->b_kvasize < size)
3266                 panic("allocbuf: buffer too small");
3267
3268         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3269                 caddr_t origbuf;
3270                 int origbufsize;
3271                 /*
3272                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3273                  * mess with B_CACHE.
3274                  */
3275                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3276                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3277                         newbsize = mbsize;
3278                 else
3279                         newbsize = round_page(size);
3280
3281                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3282                         /*
3283                          * Malloced buffers are not shrunk
3284                          */
3285                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3286                                 if (newbsize) {
3287                                         bp->b_bcount = size;
3288                                 } else {
3289                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3290                                         if (bp->b_bufsize) {
3291                                                 atomic_subtract_int(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3292                                                 bufspacewakeup();
3293                                                 bp->b_bufsize = 0;
3294                                         }
3295                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3296                                         bp->b_bcount = 0;
3297                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3298                                 }
3299                                 return 1;
3300                         }               
3301                         vm_hold_free_pages(
3302                             bp,
3303                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3304                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3305                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3306                         /*
3307                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3308                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3309                          * grows.
3310                          */
3311                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3312                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3313                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3314
3315                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3316                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3317                                 bp->b_bcount = size;
3318                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3319                                 atomic_add_int(&bufmallocspace, mbsize);
3320                                 return 1;
3321                         }
3322                         origbuf = NULL;
3323                         origbufsize = 0;
3324                         /*
3325                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3326                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3327                          * scheme.
3328                          */
3329                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3330                                 origbuf = bp->b_data;
3331                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3332                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3333                                 if (bp->b_bufsize) {
3334                                         atomic_subtract_int(&bufmallocspace,
3335                                                             bp->b_bufsize);
3336                                         bufspacewakeup();
3337                                         bp->b_bufsize = 0;
3338                                 }
3339                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3340                                 newbsize = round_page(newbsize);
3341                         }
3342                         vm_hold_load_pages(
3343                             bp,
3344                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3345                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3346                         if (origbuf) {
3347                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3348                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3349                         }
3350                 }
3351         } else {
3352                 vm_page_t m;
3353                 int desiredpages;
3354
3355                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3356                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3357                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3358                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3359
3360                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3361                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3362                 /*
3363                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3364                  * 0-length.
3365                  */
3366                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3367                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3368
3369                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3370                         /*
3371                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3372                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3373                          * if we have to remove any pages.
3374                          */
3375                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3376                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3377                                         /*
3378                                          * the page is not freed here -- it
3379                                          * is the responsibility of 
3380                                          * vnode_pager_setsize
3381                                          */
3382                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3383                                         KASSERT(m != bogus_page,
3384                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3385                                         while (vm_page_sleep_busy(m, TRUE, "biodep"))
3386                                                 ;
3387
3388                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3389                                         vm_page_unwire(m, 0);
3390                                 }
3391                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3392                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3393                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3394                         }
3395                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3396                         /*
3397                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3398                          * byte-granular fashion.
3399                          */
3400                         struct vnode *vp;
3401                         vm_object_t obj;
3402                         vm_offset_t toff;
3403                         vm_offset_t tinc;
3404
3405                         /*
3406                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3407                          * allocating them if necessary.  We must clear
3408                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3409                          * range covered by the buffer.
3410                          *
3411                          * critical section protection is required to protect
3412                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3413                          * between our vm_page_lookup() and our
3414                          * busycheck/wiring call.
3415                          */
3416                         vp = bp->b_vp;
3417                         obj = vp->v_object;
3418
3419                         lwkt_gettoken(&vm_token);
3420                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3421                                 vm_page_t m;
3422                                 vm_pindex_t pi;
3423
3424                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + bp->b_xio.xio_npages;
3425                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
3426                                         /*
3427                                          * note: must allocate system pages
3428                                          * since blocking here could intefere
3429                                          * with paging I/O, no matter which
3430                                          * process we are.
3431                                          */
3432                                         m = bio_page_alloc(obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3433                                         if (m) {
3434                                                 vm_page_wire(m);
3435                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3436                                                 vm_page_wakeup(m);
3437                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3438                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3439                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3440                                         }
3441                                         continue;
3442                                 }
3443
3444                                 /*
3445                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
3446                                  * retry because it might have gotten freed out
3447                                  * from under us.
3448                                  *
3449                                  * We can only test PG_BUSY here.  Blocking on
3450                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3451                                  *
3452                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3453                                  *
3454                                  */
3455
3456                                 if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
3457                                         continue;
3458                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3459                                 vm_page_wire(m);
3460                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3461                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3462                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3463                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3464                         }
3465                         lwkt_reltoken(&vm_token);
3466
3467                         /*
3468                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3469                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3470                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3471                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3472                          * aligned range ( newbsize ).
3473                          *
3474                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3475                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3476                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3477                          * fails with NFS if the server or some other client
3478                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3479                          * B_CACHE may remain set! XXX
3480                          */
3481
3482                         toff = bp->b_bcount;
3483                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3484
3485                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3486                                 vm_pindex_t pi;
3487
3488                                 if (tinc > (size - toff))
3489                                         tinc = size - toff;
3490
3491                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3492                                     PAGE_SHIFT;
3493
3494                                 vfs_buf_test_cache(
3495                                     bp, 
3496                                     bp->b_loffset,
3497                                     toff, 
3498                                     tinc, 
3499                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3500                                 );
3501                                 toff += tinc;
3502                                 tinc = PAGE_SIZE;
3503                         }
3504
3505                         /*
3506                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3507                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3508                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3509                          */
3510
3511                         bp->b_data = (caddr_t)
3512                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3513                         pmap_qenter(
3514                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3515                             bp->b_xio.xio_pages, 
3516                             bp->b_xio.xio_npages
3517                         );
3518                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3519                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3520                 }
3521         }
3522
3523         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3524         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3525                 spin_lock(&bufcspin);
3526                 dirtybufspace += newbsize - bp->b_bufsize;
3527                 if (bp->b_flags & B_HEAVY)
3528                         dirtybufspacehw += newbsize - bp->b_bufsize;
3529                 spin_unlock(&bufcspin);
3530         }
3531         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3532                 bufspacewakeup();
3533         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3534         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3535         return 1;
3536 }
3537
3538 /*
3539  * biowait:
3540  *
3541  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3542  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3543  *      of biowait() calls may occur).
3544  *
3545  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3546  *      locked and will not have been brelse()'d.
3547  *
3548  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3549  *      likely still in progress on return.
3550  *
3551  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3552  *
3553  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3554  *
3555  * MPSAFE
3556  */
3557 static __inline int
3558 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3559 {
3560         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3561         u_int32_t flags;
3562         u_int32_t nflags;
3563         int error;
3564
3565         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3566         for (;;) {
3567                 flags = bio->bio_flags;
3568                 if (flags & BIO_DONE)
3569                         break;
3570                 tsleep_interlock(bio, 0);
3571                 nflags = flags | BIO_WANT;
3572                 tsleep_interlock(bio, 0);
3573                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3574                         if (wmesg)
3575                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3576                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3577                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3578                         else
3579                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3580                         if (error) {
3581                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3582                                 return (error);
3583                         }
3584                 }
3585         }
3586
3587         /*
3588          * Finish up.
3589          */
3590         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3591         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3592         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3593                 return (EINTR);
3594         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3595                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3596         return (0);
3597 }
3598
3599 int
3600 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3601 {
3602         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3603 }
3604
3605 int
3606 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3607 {
3608         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3609 }
3610
3611 /*
3612  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3613  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3614  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3615  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3616  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3617  * for those higher layers.
3618  */
3619 void
3620 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3621 {
3622         bio->bio_track = track;
3623         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3624                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3625         bio_track_ref(track);
3626 }
3627
3628 /*
3629  * Initiate I/O on a vnode.
3630  *
3631  * SWAPCACHE OPERATION:
3632  *
3633  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3634  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3635  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3636  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3637  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3638  *
3639  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3640  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3641  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3642  *      after translating the request to an underlying device.
3643  *
3644  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3645  *      underlying buffer cache buffers.
3646  *
3647  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3648  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3649  *      are.
3650  *
3651  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3652  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3653  *      the swap blocks.
3654  */
3655 void
3656 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3657 {
3658         struct bio_track *track;
3659         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3660
3661         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3662
3663         /*
3664          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3665          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3666          * actually occurred.
3667          */
3668         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3669
3670         /*
3671          * Handle the swap cache intercept.
3672          */
3673         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3674                 return;
3675
3676         /*
3677          * Otherwise do the operation through the filesystem
3678          */
3679         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3680                 track = &vp->v_track_read;
3681         else
3682                 track = &vp->v_track_write;
3683         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3684         bio->bio_track = track;
3685         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3686                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3687         bio_track_ref(track);
3688         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3689 }
3690
3691 static void vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio);
3692
3693 int
3694 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3695 {
3696         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3697         struct bio *nbio;
3698         vm_object_t object;
3699         vm_page_t m;
3700         int i;
3701
3702         /*
3703          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3704          * the swap cache?
3705          */
3706         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3707             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3708             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3709              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3710             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3711             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3712                 return(0);
3713         }
3714
3715         /*
3716          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3717          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3718          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3719          */
3720         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3721                 object = vp->v_object;
3722         else
3723                 object = bp->b_vp->v_object;
3724
3725         /*
3726          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3727          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3728          */
3729         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3730                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3731                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3732                         break;
3733                 if (m == bogus_page)
3734                         break;
3735         }
3736
3737         /*
3738          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy().
3739          */
3740         if (i == bp->b_xio.xio_npages) {
3741                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3742                 nbio = push_bio(bio);
3743                 nbio->bio_done = vn_cache_strategy_callback;
3744                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3745                 KKASSERT(m->object == object);
3746                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3747                 return(1);
3748         }
3749         return(0);
3750 }
3751
3752 /*
3753  * This is a bit of a hack but since the vn_cache_strategy() function can
3754  * override a VFS's strategy function we must make sure that the bio, which
3755  * is probably bio2, doesn't leak an unexpected offset value back to the
3756  * filesystem.  The filesystem (e.g. UFS) might otherwise assume that the
3757  * bio went through its own file strategy function and the the bio2 offset
3758  * is a cached disk offset when, in fact, it isn't.
3759  */
3760 static void
3761 vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio)
3762 {
3763         bio->bio_offset = NOOFFSET;
3764         biodone(pop_bio(bio));
3765 }
3766
3767 /*
3768  * bpdone:
3769  *
3770  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3771  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3772  *      by biowait, elseit is typically 0.
3773  *
3774  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3775  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3776  *      assuming B_INVAL is clear.
3777  *
3778  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3779  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3780  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3781  *
3782  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3783  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3784  *      in the biodone routine.
3785  */
3786 void
3787 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3788 {
3789         buf_cmd_t cmd;
3790
3791         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3792                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3793         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3794                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
3795
3796         /*
3797          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3798          * with, now we clean up the buffer.
3799          */
3800         cmd = bp->b_cmd;
3801         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3802
3803         /*
3804          * Only reads and writes are processed past this point.
3805          */
3806         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3807                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3808                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3809                 if (elseit)
3810                         brelse(bp);
3811                 return;
3812         }
3813
3814         /*
3815          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3816          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3817          */
3818         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3819                 buf_complete(bp);       /* MPSAFE */
3820
3821         /*
3822          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3823          * was set.  Only applicable to normal buffers (with VPs).
3824          * vinum buffers may not have a vp.
3825          */
3826         if (cmd == BUF_CMD_WRITE &&
3827             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3828                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3829                 if (bp->b_vp)
3830                         bdirty(bp);
3831         }
3832
3833         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3834                 int i;
3835                 vm_ooffset_t foff;
3836                 vm_page_t m;
3837                 vm_object_t obj;
3838                 int iosize;
3839                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3840
3841                 obj = vp->v_object;
3842
3843 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3844                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3845                         panic("biodone: zero vnode hold count");
3846                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3847                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
3848 #endif
3849
3850                 foff = bp->b_loffset;
3851                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
3852                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
3853
3854 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3855                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3856                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3857                             obj->paging_in_progress, bp->b_xio.xio_npages);
3858                 }
3859 #endif
3860
3861                 /*
3862                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3863                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3864                  * routines.
3865                  */
3866                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3867                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3868                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3869                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3870                 }
3871
3872                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3873                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3874                         int bogusflag = 0;
3875                         int resid;
3876
3877                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3878                         if (resid > iosize)
3879                                 resid = iosize;
3880
3881                         /*
3882                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3883                          * the originals should still be wired, we don't have
3884                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3885                          * the VM object association.
3886                          */
3887                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3888                         if (m == bogus_page) {
3889                                 bogusflag = 1;
3890                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3891                                 if (m == NULL)
3892                                         panic("biodone: page disappeared");
3893                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3894                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3895                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3896                         }
3897 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3898                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3899                                 kprintf("biodone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3900                                         "mismatch\n",
3901                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3902                         }
3903 #endif
3904
3905                         /*
3906                          * In the write case, the valid and clean bits are
3907                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3908                          * only need to do this here in the read case.
3909                          */
3910                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3911                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3912                         }
3913                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3914
3915                         /*
3916                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3917                          * methods, this is the most common error that pops
3918                          * up.  if you see this, you have not set the page
3919                          * busy flag correctly!!!
3920                          */
3921                         if (m->busy == 0) {
3922                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
3923                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3924                                     "resid: %d, index: %d\n",
3925                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3926                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3927                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3928                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3929                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3930                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3931                                             (long long)bp->b_loffset,
3932                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3933                                 else
3934                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3935                                             (long long)bp->b_loffset,
3936                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3937                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
3938                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
3939                                 panic("biodone: page busy < 0");
3940                         }
3941                         vm_page_io_finish(m);
3942                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3943                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3944                         iosize -= resid;
3945                 }
3946                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3947                 if (obj)
3948                         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3949                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3950         }
3951
3952         /*
3953          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3954          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3955          * callbacks.
3956          */
3957         if (elseit) {
3958                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3959                         brelse(bp);
3960                 else
3961                         bqrelse(bp);
3962         }
3963 }
3964
3965 /*
3966  * Normal biodone.
3967  */
3968 void
3969 biodone(struct bio *bio)
3970 {
3971         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3972
3973         runningbufwakeup(bp);
3974
3975         /*
3976          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
3977          */
3978         while (bio) {
3979                 biodone_t *done_func;
3980                 struct bio_track *track;
3981
3982                 /*
3983                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
3984                  */
3985                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
3986                         bio_track_rel(track);
3987                         bio->bio_track = NULL;
3988                 }
3989
3990                 /*
3991                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
3992                  * will be responsible for any further chaining and/or
3993                  * buffer management.
3994                  *
3995                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
3996                  */
3997                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
3998                         bio->bio_done = NULL;
3999                         done_func(bio);
4000                         return;
4001                 }
4002                 bio = bio->bio_prev;
4003         }
4004
4005         /*
4006          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
4007          */
4008         bpdone(bp, 1);
4009 }
4010
4011 /*
4012  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
4013  *
4014  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
4015  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
4016  * for completion.
4017  */
4018 void
4019 biodone_sync(struct bio *bio)
4020 {
4021         struct buf *bp = bio->bio_buf;
4022         int flags;
4023         int nflags;
4024
4025         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
4026         bpdone(bp, 0);
4027
4028         for (;;) {
4029                 flags = bio->bio_flags;
4030                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
4031
4032                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
4033                         if (flags & BIO_WANT)
4034                                 wakeup(bio);
4035                         break;
4036                 }
4037         }
4038 }
4039
4040 /*
4041  * vfs_unbusy_pages:
4042  *
4043  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
4044  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4045  *      consistant.
4046  */
4047 void
4048 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4049 {
4050         int i;
4051
4052         runningbufwakeup(bp);
4053
4054         lwkt_gettoken(&vm_token);
4055         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4056                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
4057                 vm_object_t obj;
4058
4059                 obj = vp->v_object;
4060
4061                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4062                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4063
4064                         /*
4065                          * When restoring bogus changes the original pages
4066                          * should still be wired, so we are in no danger of
4067                          * losing the object association and do not need
4068                          * critical section protection particularly.
4069                          */
4070                         if (m == bogus_page) {
4071                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
4072                                 if (!m) {
4073                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
4074                                 }
4075                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
4076                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4077                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4078                         }
4079                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
4080                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4081                         vm_page_io_finish(m);
4082                 }
4083                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
4084                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
4085         }
4086         lwkt_reltoken(&vm_token);
4087 }
4088
4089 /*
4090  * vfs_busy_pages:
4091  *
4092  *      This routine is called before a device strategy routine.
4093  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4094  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
4095  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
4096  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
4097  *      inconsistant.
4098  *
4099  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4100  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4101  *      and should be ignored.
4102  *
4103  * MPSAFE
4104  */
4105 void
4106 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
4107 {
4108         int i, bogus;
4109         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
4110
4111         /*
4112          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
4113          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
4114          * I/O when B_CACHE is 0).
4115          */
4116         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4117         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4118
4119         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4120                 vm_object_t obj;
4121
4122                 lwkt_gettoken(&vm_token);
4123
4124                 obj = vp->v_object;
4125                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4126                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4127
4128                 /*
4129                  * Loop until none of the pages are busy.
4130                  */
4131 retry:
4132                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4133                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4134
4135                         if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage"))
4136                                 goto retry;
4137                 }
4138
4139                 /*
4140                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4141                  * the next loop may block.
4142                  */
4143                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4144                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4145
4146                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4147                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4148                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4149                                 vm_page_io_start(m);
4150                         }
4151                 }
4152
4153                 /*
4154                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4155                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4156                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4157                  *
4158                  * In particular note that for writes we must incorporate
4159                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4160                  * dirty range.
4161                  *
4162                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4163                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4164                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4165                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4166                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4167                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4168                  * since it was mapped at one point.
4169                  */
4170                 bogus = 0;
4171                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4172                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4173
4174                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4175                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4176                                 /*
4177                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4178                                  * a write we must zero-fill any invalid
4179                                  * portions of the backing VM pages, mark
4180                                  * it valid and clear related dirty bits.
4181                                  *
4182                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4183                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4184                                  * range (after we've made the page RO).
4185                                  *
4186                                  * It is also expected that the pmap modified
4187                                  * bit has already been cleared by the
4188                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4189                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4190                                  * was also memory mapped (NFS).
4191                                  *
4192                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4193                                  * backing store as it is now stale.
4194                                  */
4195                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4196                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4197                                 swap_pager_unswapped(m);
4198                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4199                                 /*
4200                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4201                                  * read we must replace any dirty pages with
4202                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4203                                  * when filling gaps.
4204                                  *
4205                                  * To avoid testing whether the page is
4206                                  * dirty we instead test that the page was
4207                                  * at some point mapped (m->valid fully
4208                                  * valid) with the understanding that
4209                                  * this also covers the dirty case.
4210                                  */
4211                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4212                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4213                                 bogus++;
4214                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4215                                 /*
4216                                  * This case should not occur as partial
4217                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4218                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4219                                  * if the buffer is B_CACHE.
4220                                  */
4221                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4222                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4223                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4224                                         (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4225                                         i, m->valid, m->dirty);
4226                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4227                         } else {
4228                                 /*
4229                                  * The page is not valid and can be made
4230                                  * part of the read.
4231                                  */
4232                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4233                         }
4234                 }
4235                 if (bogus) {
4236                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4237                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4238                 }
4239                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4240         }
4241
4242         /*
4243          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4244          * for now.
4245          */
4246         if (lp != NULL) {
4247                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4248                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4249                 else
4250                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4251         }
4252 }
4253
4254 /*
4255  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4256  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4257  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4258  *
4259  * NOTE: While we only really need to clean through to b_bcount, we
4260  *       just go ahead and clean through to b_bufsize.
4261  */
4262 static void
4263 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4264 {
4265         vm_page_t m;
4266         int i;
4267
4268         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4269                 return;
4270
4271         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4272                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4273
4274         /*
4275          * vm_token must be held for vfs_clean_one_page() calls.
4276          */
4277         lwkt_gettoken(&vm_token);
4278         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4279                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4280                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4281         }
4282         lwkt_reltoken(&vm_token);
4283 }
4284
4285 /*
4286  * vfs_clean_one_page:
4287  *
4288  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4289  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4290  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4291  *
4292  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4293  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4294  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4295  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4296  *      does not do it for us.
4297  *
4298  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4299  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4300  *      or before a write is initiated.
4301  *
4302  * NOTE: vm_token must be held by the caller, and vm_page_set_validclean()
4303  *       currently assumes the vm_token is held.
4304  */
4305 static void
4306 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4307 {
4308         int bcount;
4309         int xoff;
4310         int soff;
4311         int eoff;
4312
4313         /*
4314          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4315          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4316          */
4317         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4318         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4319
4320         if (pageno == 0) {
4321                 soff = xoff;
4322                 eoff = PAGE_SIZE;
4323         } else {
4324                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4325                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4326         }
4327         if (eoff > bcount)
4328                 eoff = bcount;
4329         if (soff >= eoff)
4330                 return;
4331
4332         /*
4333          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4334          *
4335          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4336          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4337          * caller has not taken into account the new dirty data.
4338          *
4339          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4340          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4341          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4342          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4343          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4344          * This also saves some console spam.
4345          *
4346          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4347          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4348          */
4349         vm_page_test_dirty(m);
4350         if (m->dirty) {
4351                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4352                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4353                         if (debug_commit)
4354                         kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4355                                 "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4356                                 " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4357                                 "doff/end %d %d\n",
4358                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4359                                 bp->b_flags, bp->b_cmd,
4360                                 m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4361                                 bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4362                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4363                         if (debug_commit)
4364                                 print_backtrace(-1);
4365                 }
4366                 /*
4367                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4368                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4369                  * of a page.
4370                  */
4371                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4372                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4373                         pmap_clear_modify(m);
4374                 }
4375                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4376                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4377                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4378                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4379         }
4380
4381         /*
4382          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4383          * Does not mess with the pmap modified bit.
4384          *
4385          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4386          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4387          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4388          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4389          *
4390          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4391          *           covers the same space as mapped writable pages the
4392          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4393          *           bits and still require a putpages from the VM system
4394          *           to finish it off.
4395          *
4396          * WARNING!  vm_page_set_validclean() currently assumes vm_token
4397          *           is held.  The page might not be busied (bdwrite() case).
4398          */
4399         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4400 }
4401
4402 /*
4403  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4404  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4405  */
4406 static void
4407 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4408 {
4409         int bcount;
4410         int xoff;
4411         int soff;
4412         int eoff;
4413
4414         /*
4415          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4416          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4417          */
4418         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4419         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4420
4421         if (pageno == 0) {
4422                 soff = xoff;
4423                 eoff = PAGE_SIZE;
4424         } else {
4425                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4426                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4427         }
4428         if (eoff > bcount)
4429                 eoff = bcount;
4430         if (soff >= eoff)
4431                 return;
4432         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4433 }
4434
4435 /*
4436  * vfs_bio_clrbuf:
4437  *
4438  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4439  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4440  *
4441  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4442  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4443  */
4444
4445 void
4446 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4447 {
4448         int i, mask = 0;
4449         caddr_t sa, ea;
4450         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4451                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4452                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4453                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4454                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4455                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4456                                 bp->b_resid = 0;
4457                                 return;
4458                         }
4459                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4460                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4461                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4462                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4463                                 bp->b_resid = 0;
4464                                 return;
4465                         }
4466                 }
4467                 sa = bp->b_data;
4468                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4469                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4470                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4471                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4472                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4473                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4474                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4475                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4476                                 continue;
4477                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4478                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4479                                         bzero(sa, ea - sa);
4480                                 }
4481                         } else {
4482                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4483                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4484                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4485                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4486                                 }
4487                         }
4488                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4489                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4490                 }
4491                 bp->b_resid = 0;
4492         } else {
4493                 clrbuf(bp);
4494         }
4495 }
4496
4497 /*
4498  * vm_hold_load_pages:
4499  *
4500  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4501  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4502  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4503  *      pages will be wired.
4504  *
4505  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4506  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4507  *
4508  * MPSAFE
4509  */
4510 void
4511 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4512 {
4513         vm_offset_t pg;
4514         vm_page_t p;
4515         int index;
4516
4517         to = round_page(to);
4518         from = round_page(from);
4519         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4520
4521         pg = from;
4522         while (pg < to) {
4523                 /*
4524                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4525                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4526                  * process we are.
4527                  */
4528                 p = bio_page_alloc(&kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4529                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4530                 if (p) {
4531                         vm_page_wire(p);
4532                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4533                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4534                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4535                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4536                         vm_page_wakeup(p);
4537
4538                         pg += PAGE_SIZE;
4539                         ++index;
4540                 }
4541         }
4542         bp->b_xio.xio_npages = index;
4543 }
4544
4545 /*
4546  * Allocate pages for a buffer cache buffer.
4547  *
4548  * Under extremely severe memory conditions even allocating out of the
4549  * system reserve can fail.  If this occurs we must allocate out of the
4550  * interrupt reserve to avoid a deadlock with the pageout daemon.
4551  *
4552  * The pageout daemon can run (putpages -> VOP_WRITE -> getblk -> allocbuf).
4553  * If the buffer cache's vm_page_alloc() fails a vm_wait() can deadlock
4554  * against the pageout daemon if pages are not freed from other sources.
4555  *
4556  * MPSAFE
4557  */
4558 static
4559 vm_page_t
4560 bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4561 {
4562         vm_page_t p;
4563
4564         /*
4565          * Try a normal allocation, allow use of system reserve.
4566          */
4567         lwkt_gettoken(&vm_token);
4568         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
4569         if (p) {
4570                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4571                 return(p);
4572         }
4573
4574         /*
4575          * The normal allocation failed and we clearly have a page
4576          * deficit.  Try to reclaim some clean VM pages directly
4577          * from the buffer cache.
4578          */
4579         vm_pageout_deficit += deficit;
4580         recoverbufpages();
4581
4582         /*
4583          * We may have blocked, the caller will know what to do if the
4584          * page now exists.
4585          */
4586         if (vm_page_lookup(obj, pg)) {
4587                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4588                 return(NULL);
4589         }
4590
4591         /*
4592          * Allocate and allow use of the interrupt reserve.
4593          *
4594          * If after all that we still can't allocate a VM page we are
4595          * in real trouble, but we slog on anyway hoping that the system
4596          * won't deadlock.
4597          */
4598         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
4599                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
4600         if (p) {
4601                 if (vm_page_count_severe()) {
4602                         ++lowmempgallocs;
4603                         vm_wait(hz / 20 + 1);
4604                 }
4605         } else {
4606                 kprintf("bio_page_alloc: Memory exhausted during bufcache "
4607                         "page allocation\n");
4608                 ++lowmempgfails;
4609                 vm_wait(hz);
4610         }
4611         lwkt_reltoken(&vm_token);
4612         return(p);
4613 }
4614
4615 /*
4616  * vm_hold_free_pages:
4617  *
4618  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4619  *
4620  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4621  *      be unmapped and un-wired.
4622  *
4623  * MPSAFE
4624  */
4625 void
4626 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4627 {
4628         vm_offset_t pg;
4629         vm_page_t p;
4630         int index, newnpages;
4631
4632         from = round_page(from);
4633         to = round_page(to);
4634         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4635         newnpages = index;
4636
4637         lwkt_gettoken(&vm_token);
4638         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4639                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4640                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4641                         if (p->busy) {
4642                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4643                                         "loffset: %lld\n",
4644                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4645                                         (long long)bp->b_loffset);
4646                         }
4647                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4648                         pmap_kremove(pg);
4649                         vm_page_busy(p);
4650                         vm_page_unwire(p, 0);
4651                         vm_page_free(p);
4652                 }
4653         }
4654         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4655         lwkt_reltoken(&vm_token);
4656 }
4657
4658 /*
4659  * vmapbuf:
4660  *
4661  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4662  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4663  *      initialized.
4664  */
4665 int
4666 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4667 {
4668         caddr_t addr;
4669         vm_offset_t va;
4670         vm_page_t m;
4671         int vmprot;
4672         int error;
4673         int pidx;
4674         int i;
4675
4676         /* 
4677          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4678          */
4679         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4680         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4681         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4682
4683         if (bytes < 0)
4684                 return (-1);
4685
4686         /*
4687          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4688          */
4689         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4690         pidx = 0;
4691
4692         vmprot = VM_PROT_READ;
4693         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4694                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4695
4696         while (addr < udata + bytes) {
4697                 /*
4698                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4699                  * when reading stuff off device into memory.
4700                  *
4701                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4702                  */
4703                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4704                 va = trunc_page(va);
4705
4706                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4707                 if (m == NULL) {
4708                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4709                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4710                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4711                         }
4712                         return(-1);
4713                 }
4714                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4715                 addr += PAGE_SIZE;
4716                 ++pidx;
4717         }
4718
4719         /*
4720          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4721          * the mapped data buffer.
4722          */
4723         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4724                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4725         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4726
4727         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4728         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4729         bp->b_bcount = bytes;
4730         bp->b_bufsize = bytes;
4731         return(0);
4732 }
4733
4734 /*
4735  * vunmapbuf:
4736  *
4737  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4738  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4739  */
4740 void
4741 vunmapbuf(struct buf *bp)
4742 {
4743         int pidx;
4744         int npages;
4745
4746         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4747
4748         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4749         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4750         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4751                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4752                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4753         }
4754         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4755         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4756 }
4757
4758 /*
4759  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4760  */
4761 int
4762 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4763 {
4764         int count = 0;
4765         int error;
4766         int n;
4767
4768         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4769                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4770                         count = error;
4771                         break;
4772                 }
4773                 count += error;
4774         }
4775         return (count);
4776 }
4777
4778 /*
4779  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4780  * completion to the master buffer.
4781  */
4782 static void
4783 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4784 {
4785         struct bio *mbio;
4786         struct buf *mbp, *bp;
4787         struct devstat *stats;
4788         int error;
4789         int donebytes;
4790
4791         bp = bio->bio_buf;
4792         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4793         stats = bio->bio_caller_info2.ptr;
4794         mbp = mbio->bio_buf;
4795
4796         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4797         KKASSERT(mbp != bp);
4798
4799         error = bp->b_error;
4800         if (bp->b_error == 0 &&
4801             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4802                 /*
4803                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4804                  * propagate these conditions to mbp.
4805                  */
4806                 error = EIO;
4807         }
4808
4809         donebytes = bp->b_bufsize;
4810
4811         relpbuf(bp, NULL);
4812
4813         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error, stats);
4814 }
4815
4816 void
4817 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats)
4818 {
4819         struct buf *mbp;
4820
4821         mbp = mbio->bio_buf;    
4822
4823         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4824
4825         /*
4826          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4827          *
4828          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4829          * use an atomic op to adjust b_flags.
4830          */
4831         if (error) {
4832                 mbp->b_error = error;
4833                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4834         }
4835
4836         /*
4837          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4838          * I/O if this was the last bit.
4839          */
4840         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4841                 mbp->b_resid = 0;
4842                 if (stats)
4843                         devstat_end_transaction_buf(stats, mbp);
4844                 biodone(mbio);
4845         }
4846 }
4847
4848 /*
4849  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4850  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4851  * it.
4852  */
4853 void
4854 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4855 {
4856         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4857 }
4858
4859 /*
4860  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4861  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4862  * transition to 0.
4863  */
4864 void
4865 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4866 {
4867         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4868
4869         /*
4870          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4871          * I/O if this was the last bit.
4872          */
4873         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4874                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4875                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4876                 else
4877                         mbp->b_resid = 0;
4878                 biodone(mbio);
4879         }
4880 }
4881
4882 /*
4883  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4884  */
4885 void
4886 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4887 {
4888         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4889
4890         if (error) {
4891                 mbp->b_error = error;
4892                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4893         }
4894 }
4895
4896 /*
4897  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4898  *
4899  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4900  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4901  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4902  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4903  */
4904 void
4905 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size, struct devstat *stats)
4906 {
4907         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4908         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4909
4910         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4911
4912         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4913
4914         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4915         BUF_KERNPROC(bp);
4916         bp->b_vp = vp;
4917         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4918         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4919         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4920         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4921         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4922
4923         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4924         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4925         bp->b_bio1.bio_caller_info2.ptr = stats;
4926 }
4927
4928 /*
4929  * print out statistics from the current status of the buffer pool
4930  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
4931  */
4932 #ifdef DEBUG
4933 void
4934 vfs_bufstats(void)
4935 {
4936         int i, j, count;
4937         struct buf *bp;
4938         struct bqueues *dp;
4939         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
4940         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
4941
4942         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
4943                 count = 0;
4944                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4945                         counts[j] = 0;
4946
4947                 spin_lock(&bufqspin);
4948                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
4949                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
4950                         count++;
4951                 }
4952                 spin_unlock(&bufqspin);
4953
4954                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
4955                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4956                         if (counts[j] != 0)
4957                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
4958                 kprintf("\n");
4959         }
4960 }
4961 #endif
4962
4963 #ifdef DDB
4964
4965 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4966 {
4967         /* get args */
4968         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4969
4970         if (!have_addr) {
4971                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4972                 return;
4973         }
4974
4975         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4976         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
4977         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
4978                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
4979                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
4980                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4981                   bp->b_data,
4982                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4983                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
4984                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
4985         if (bp->b_xio.xio_npages) {
4986                 int i;
4987                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
4988                         bp->b_xio.xio_npages);
4989                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4990                         vm_page_t m;
4991                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4992                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4993                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4994                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
4995                                 db_printf(",");
4996                 }
4997                 db_printf("\n");
4998         }
4999 }
5000 #endif /* DDB */