Merge branch 'malloc_constructor'
[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          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1352          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1353          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1354          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1355          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1356          *
1357          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1358          * originator asking us to release it), give the originator a
1359          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1360          * 
1361          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1362          * if B_DELWRI is set.
1363          *
1364          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1365          * on pages to return pages to the VM page queues.
1366          */
1367         if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) {
1368                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1369         } else if (vm_page_count_severe()) {
1370                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1371                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1372                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1373                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1374                 else
1375                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1376         }
1377
1378         /*
1379          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1380          * biodone().
1381          *
1382          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1383          * or B_RELBUF flags.
1384          */
1385         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1386         dsched_exit_buf(bp);
1387
1388         /*
1389          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1390          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1391          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1392          *
1393          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1394          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1395          * B_INVAL may still be set, however.
1396          *
1397          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1398          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1399          * store.
1400          *
1401          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1402          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1403          * is left intact.
1404          */
1405         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1406                 /*
1407                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1408                  */
1409                 int i, j, resid;
1410                 vm_page_t m;
1411                 off_t foff;
1412                 vm_pindex_t poff;
1413                 vm_object_t obj;
1414                 struct vnode *vp;
1415
1416                 vp = bp->b_vp;
1417
1418                 /*
1419                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1420                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1421                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1422                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1423                  *
1424                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1425                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1426                  * m->dirty, etc...). 
1427                  *
1428                  * See man buf(9) for more information
1429                  */
1430
1431                 resid = bp->b_bufsize;
1432                 foff = bp->b_loffset;
1433
1434                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1435                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1436                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1437                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1438                         /*
1439                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1440                          * now.  Note that we left these pages wired
1441                          * when we removed them so they had better exist,
1442                          * and they cannot be ripped out from under us so
1443                          * no critical section protection is necessary.
1444                          */
1445                         if (m == bogus_page) {
1446                                 obj = vp->v_object;
1447                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1448
1449                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1450                                         vm_page_t mtmp;
1451
1452                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1453                                         if (mtmp == bogus_page) {
1454                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1455                                                 if (!mtmp) {
1456                                                         panic("brelse: page missing");
1457                                                 }
1458                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1459                                         }
1460                                 }
1461                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1462
1463                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1464                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1465                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1466                                 }
1467                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1468                         }
1469
1470                         /*
1471                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1472                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1473                          * we impose a requirement that the block size be
1474                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1475                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1476                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1477                          * especially when tracking piecemeal writes and
1478                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1479                          * in only partial page validation and invalidation
1480                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1481                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1482                          * here we would end up with weird m->valid values
1483                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1484                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1485                          * instead of just some of them.
1486                          *
1487                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1488                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1489                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1490                          * granular mess that exists to support odd block 
1491                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1492                          * A complete rewrite is required.
1493                          *
1494                          * XXX
1495                          */
1496                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1497                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1498                                 int presid;
1499
1500                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1501                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1502                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1503                                         ; /* entire page */
1504                                 } else if (presid > resid) {
1505                                         presid = resid;
1506                                 }
1507                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1508                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1509
1510                                 /*
1511                                  * Also make sure any swap cache is removed
1512                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1513                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1514                                  * aliasing).
1515                                  */
1516                                 swap_pager_unswapped(m);
1517                         }
1518                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1519                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1520                 }
1521                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1522                         vfs_vmio_release(bp);
1523                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1524         } else {
1525                 /*
1526                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1527                  */
1528                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1529                         if (bp->b_bufsize)
1530                                 allocbuf(bp, 0);
1531                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1532                         if (bp->b_vp)
1533                                 brelvp(bp);
1534                 }
1535         }
1536                         
1537         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1538                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1539         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1540                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1541                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1542                 panic("brelse: multiple refs");
1543                 /* NOT REACHED */
1544                 return;
1545         }
1546
1547         /*
1548          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1549          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1550          * disassociated from their vnode.
1551          */
1552         spin_lock(&bufqspin);
1553         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1554                 /*
1555                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1556                  * immediately, regardless of their state.
1557                  */
1558                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1559                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1560         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1561                 /*
1562                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1563                  * of brelse() such buffers should probably already be
1564                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1565                  */
1566                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1567                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1568                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1569                 if (bp->b_kvasize) {
1570                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1571                 } else {
1572                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1573                 }
1574                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1575         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1576                 /*
1577                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1578                  * already be disassociated from their vnode.
1579                  */
1580                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1581                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1582                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1583                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1584                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1585         } else {
1586                 /*
1587                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1588                  * their vnode.
1589                  */
1590                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1591                 case B_DELWRI:
1592                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1593                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1594                     break;
1595                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1596                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1597                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY_HW], bp,
1598                                       b_freelist);
1599                     break;
1600                 default:
1601                     /*
1602                      * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1603                      * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1604                      * through the queue twice.
1605                      */
1606                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1607                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1608                     break;
1609                 }
1610         }
1611         spin_unlock(&bufqspin);
1612
1613         /*
1614          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1615          * on the correct queue.
1616          */
1617         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1618                 bundirty(bp);
1619
1620         /*
1621          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1622          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1623          *
1624          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1625          * if B_INVAL is set ).
1626          */
1627         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1628                 bufcountwakeup();
1629
1630         /*
1631          * Something we can maybe free or reuse
1632          */
1633         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1634                 bufspacewakeup();
1635
1636         /*
1637          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1638          */
1639         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1640         BUF_UNLOCK(bp);
1641 }
1642
1643 /*
1644  * bqrelse:
1645  *
1646  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1647  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1648  *
1649  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1650  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1651  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1652  *      again soon.
1653  *
1654  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1655  *
1656  * MPSAFE
1657  */
1658 void
1659 bqrelse(struct buf *bp)
1660 {
1661         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1662
1663         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1664                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1665         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1666                 /* do not release to free list */
1667                 panic("bqrelse: multiple refs");
1668                 return;
1669         }
1670
1671         buf_act_advance(bp);
1672
1673         spin_lock(&bufqspin);
1674         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1675                 /*
1676                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1677                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1678                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1679                  * will be released to the locked queue.
1680                  */
1681                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1682                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1683         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1684                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1685                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1686                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1687         } else if (vm_page_count_severe()) {
1688                 /*
1689                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1690                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1691                  * backing store) *now*.
1692                  */
1693                 spin_unlock(&bufqspin);
1694                 brelse(bp);
1695                 return;
1696         } else {
1697                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1698                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1699         }
1700         spin_unlock(&bufqspin);
1701
1702         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1703             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1704                 bufcountwakeup();
1705         }
1706
1707         /*
1708          * Something we can maybe free or reuse.
1709          */
1710         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1711                 bufspacewakeup();
1712
1713         /*
1714          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1715          * buffer is actively locked.
1716          */
1717         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1718         dsched_exit_buf(bp);
1719         BUF_UNLOCK(bp);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * vfs_vmio_release:
1724  *
1725  *      Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system
1726  *      if possible.  The pages are freed if they are no longer valid or
1727  *      attempt to free if it was used for direct I/O otherwise they are
1728  *      sent to the page cache.
1729  *
1730  *      Pages that were marked busy are left alone and skipped.
1731  *
1732  *      The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1733  *      this function.
1734  */
1735 static void
1736 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1737 {
1738         int i;
1739         vm_page_t m;
1740
1741         lwkt_gettoken(&vm_token);
1742         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1743                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1744                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1745
1746                 /*
1747                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1748                  * even if it is backed by a block device.
1749                  */
1750                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1751                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1752
1753                 /*
1754                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1755                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1756                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1757                  * bp tracks the act_count.
1758                  *
1759                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1760                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1761                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1762                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1763                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1764                  */
1765                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1766                         vm_page_unwire(m, 0);
1767                 else
1768                         vm_page_unwire(m, 1);
1769
1770                 /*
1771                  * We don't mess with busy pages, it is the responsibility
1772                  * of the process that busied the pages to deal with them.
1773                  *
1774                  * However, the caller may have marked the page invalid and
1775                  * we must still make sure the page is no longer mapped.
1776                  */
1777                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0)) {
1778                         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1779                         continue;
1780                 }
1781                         
1782                 if (m->wire_count == 0) {
1783                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1784                         /*
1785                          * Might as well free the page if we can and it has
1786                          * no valid data.  We also free the page if the
1787                          * buffer was used for direct I/O.
1788                          */
1789 #if 0
1790                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1791                                         m->hold_count == 0) {
1792                                 vm_page_busy(m);
1793                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1794                                 vm_page_free(m);
1795                         } else
1796 #endif
1797                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1798                                 vm_page_try_to_free(m);
1799                         } else if (vm_page_count_severe()) {
1800                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1801                                 vm_page_try_to_cache(m);
1802                         } else {
1803                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1804                         }
1805                 }
1806         }
1807         lwkt_reltoken(&vm_token);
1808
1809         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1810                      bp->b_xio.xio_npages);
1811         if (bp->b_bufsize) {
1812                 bufspacewakeup();
1813                 bp->b_bufsize = 0;
1814         }
1815         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1816         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1817         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1818         if (bp->b_vp)
1819                 brelvp(bp);
1820 }
1821
1822 /*
1823  * vfs_bio_awrite:
1824  *
1825  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1826  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1827  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1828  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1829  *
1830  *      The buffer is locked on call.
1831  */
1832 int
1833 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1834 {
1835         int i;
1836         int j;
1837         off_t loffset = bp->b_loffset;
1838         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1839         int nbytes;
1840         struct buf *bpa;
1841         int nwritten;
1842         int size;
1843
1844         /*
1845          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1846          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1847          * rather then at the beginning.
1848          *
1849          * NOTE: b_bio1 contains the logical loffset and is aliased
1850          * to b_loffset.  b_bio2 contains the translated block number.
1851          */
1852         if ((vp->v_type == VREG) && 
1853             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1854             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1855
1856                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1857
1858                 for (i = size; i < MAXPHYS; i += size) {
1859                         if ((bpa = findblk(vp, loffset + i, FINDBLK_TEST)) &&
1860                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1861                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1862                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1863                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1864                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1865                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1866                                      bp->b_bio2.bio_offset + i))
1867                                         break;
1868                         } else {
1869                                 break;
1870                         }
1871                 }
1872                 for (j = size; i + j <= MAXPHYS && j <= loffset; j += size) {
1873                         if ((bpa = findblk(vp, loffset - j, FINDBLK_TEST)) &&
1874                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1875                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1876                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1877                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1878                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1879                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1880                                      bp->b_bio2.bio_offset - j))
1881                                         break;
1882                         } else {
1883                                 break;
1884                         }
1885                 }
1886                 j -= size;
1887                 nbytes = (i + j);
1888
1889                 /*
1890                  * this is a possible cluster write
1891                  */
1892                 if (nbytes != size) {
1893                         BUF_UNLOCK(bp);
1894                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size,
1895                                                   loffset - j, nbytes);
1896                         return nwritten;
1897                 }
1898         }
1899
1900         /*
1901          * default (old) behavior, writing out only one block
1902          *
1903          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1904          */
1905         nwritten = bp->b_bufsize;
1906         bremfree(bp);
1907         bawrite(bp);
1908
1909         return nwritten;
1910 }
1911
1912 /*
1913  * getnewbuf:
1914  *
1915  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1916  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1917  *
1918  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1919  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1920  *
1921  *      We block if:
1922  *              We have insufficient buffer headers
1923  *              We have insufficient buffer space
1924  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1925  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1926  *
1927  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1928  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1929  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1930  *
1931  * MPALMOSTSAFE
1932  */
1933 static struct buf *
1934 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
1935 {
1936         struct buf *bp;
1937         struct buf *nbp;
1938         int defrag = 0;
1939         int nqindex;
1940         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
1941         static int flushingbufs;
1942
1943         /*
1944          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1945          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1946          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1947          * async I/O rather then sync I/O.
1948          */
1949         
1950         ++getnewbufcalls;
1951         --getnewbufrestarts;
1952 restart:
1953         ++getnewbufrestarts;
1954
1955         /*
1956          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1957          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1958          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1959          * dip into our reserves.
1960          *
1961          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1962          *
1963          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1964          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1965          * where we cannot backup.
1966          */
1967         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1968         spin_lock(&bufqspin);
1969         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
1970
1971         if (nbp == NULL) {
1972                 /*
1973                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1974                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1975                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1976                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1977                  */
1978                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1979                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
1980                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
1981                 }
1982
1983                 /*
1984                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1985                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1986                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1987                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1988                  */
1989                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1990                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1991                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
1992                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
1993                 }
1994         }
1995
1996         /*
1997          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1998          * depending.
1999          *
2000          * WARNING!  bufqspin is held!
2001          */
2002         while ((bp = nbp) != NULL) {
2003                 int qindex = nqindex;
2004
2005                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2006
2007                 /*
2008                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2009                  * cycles through the queue twice before being selected.
2010                  */
2011                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
2012                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
2013                         bp->b_flags |= B_AGE;
2014                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2015                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2016                         continue;
2017                 }
2018
2019                 /*
2020                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
2021                  * or do other fancy things ).
2022                  */
2023                 if (nbp == NULL) {
2024                         switch(qindex) {
2025                         case BQUEUE_EMPTY:
2026                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2027                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
2028                                         break;
2029                                 /* fall through */
2030                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
2031                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2032                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
2033                                         break;
2034                                 /* fall through */
2035                         case BQUEUE_CLEAN:
2036                                 /*
2037                                  * nbp is NULL. 
2038                                  */
2039                                 break;
2040                         }
2041                 }
2042
2043                 /*
2044                  * Sanity Checks
2045                  */
2046                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2047
2048                 /*
2049                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2050                  * buffers.
2051                  */
2052                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2053                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2054
2055                 /*
2056                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2057                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2058                  * is also performed after we lock the buffer.
2059                  */
2060                 if (bp->b_refs)
2061                         continue;
2062
2063                 /*
2064                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2065                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2066                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2067                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2068                  */
2069                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2070                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2071                         continue;
2072                 }
2073
2074                 /*
2075                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2076                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2077                  * on the clean list must be disassociated from their 
2078                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2079                  * already been disassociated.
2080                  */
2081
2082                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2083                         spin_unlock(&bufqspin);
2084                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2085                         goto restart;
2086                 }
2087                 if (bp->b_qindex != qindex) {
2088                         spin_unlock(&bufqspin);
2089                         kprintf("getnewbuf: warning, BUF_LOCK blocked "
2090                                 "unexpectedly on buf %p index %d->%d, "
2091                                 "race corrected\n",
2092                                 bp, qindex, bp->b_qindex);
2093                         BUF_UNLOCK(bp);
2094                         goto restart;
2095                 }
2096                 bremfree_locked(bp);
2097                 spin_unlock(&bufqspin);
2098
2099                 /*
2100                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2101                  * vnode.
2102                  *
2103                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2104                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2105                  * responsible for releasing the buffer.
2106                  *
2107                  * NOTE: bufqspin is UNLOCKED now.
2108                  */
2109                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2110                         buf_deallocate(bp);
2111                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2112                                 bqrelse(bp);
2113                                 goto restart;
2114                         }
2115                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2116                 }
2117
2118                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2119                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2120                                 vfs_vmio_release(bp);
2121                         if (bp->b_vp)
2122                                 brelvp(bp);
2123                 }
2124
2125                 /*
2126                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2127                  * the scan from this point on.
2128                  *
2129                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2130                  * valid after this operation.
2131                  */
2132
2133                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d unexpectededly still associated!", bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2134                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2135
2136                 /*
2137                  * critical section protection is not required when
2138                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2139                  * wired.
2140                  */
2141                 if (bp->b_bufsize)
2142                         allocbuf(bp, 0);
2143
2144                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2145                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2146                 bp->b_vp = NULL;
2147                 bp->b_error = 0;
2148                 bp->b_resid = 0;
2149                 bp->b_bcount = 0;
2150                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2151                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2152                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2153                 reinitbufbio(bp);
2154                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2155                 buf_dep_init(bp);
2156                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2157                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2158
2159                 /*
2160                  * If we are defragging then free the buffer.
2161                  */
2162                 if (defrag) {
2163                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2164                         bfreekva(bp);
2165                         brelse(bp);
2166                         defrag = 0;
2167                         goto restart;
2168                 }
2169
2170                 /*
2171                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2172                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2173                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2174                  */
2175                 if (bufspace >= hibufspace)
2176                         flushingbufs = 1;
2177                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2178                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2179                         bfreekva(bp);
2180                         brelse(bp);
2181                         goto restart;
2182                 }
2183                 if (bufspace < lobufspace)
2184                         flushingbufs = 0;
2185
2186                 /*
2187                  * The brelvp() above interlocked the buffer, test b_refs
2188                  * to determine if the buffer can be reused.  b_refs
2189                  * interlocks lookup/blocking-lock operations and allowing
2190                  * buffer reuse can create deadlocks depending on what
2191                  * (vp,loffset) is assigned to the reused buffer (see getblk).
2192                  */
2193                 if (bp->b_refs) {
2194                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2195                         bfreekva(bp);
2196                         brelse(bp);
2197                         goto restart;
2198                 }
2199
2200                 break;
2201                 /* NOT REACHED, bufqspin not held */
2202         }
2203
2204         /*
2205          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2206          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2207          *
2208          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2209          *
2210          * NOTE: bufqspin is held if bp is NULL, else it is not held.
2211          */
2212         if (bp == NULL) {
2213                 int flags;
2214                 char *waitmsg;
2215
2216                 spin_unlock(&bufqspin);
2217                 if (defrag) {
2218                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2219                         waitmsg = "nbufkv";
2220                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2221                         waitmsg = "nbufbs";
2222                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2223                 } else {
2224                         waitmsg = "newbuf";
2225                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2226                 }
2227
2228                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2229                 spin_lock(&bufcspin);
2230                 needsbuffer |= flags;
2231                 while (needsbuffer & flags) {
2232                         if (ssleep(&needsbuffer, &bufcspin,
2233                                    slpflags, waitmsg, slptimeo)) {
2234                                 spin_unlock(&bufcspin);
2235                                 return (NULL);
2236                         }
2237                 }
2238                 spin_unlock(&bufcspin);
2239         } else {
2240                 /*
2241                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2242                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2243                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2244                  * BKVASIZE chunks.
2245                  *
2246                  * (bufqspin is not held)
2247                  */
2248                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2249
2250                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2251                         vm_offset_t addr = 0;
2252                         int count;
2253
2254                         bfreekva(bp);
2255
2256                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2257                         vm_map_lock(&buffer_map);
2258
2259                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2260                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2261                                     maxsize, 0, &addr)) {
2262                                 /*
2263                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2264                                  * must defragment the map.
2265                                  */
2266                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2267                                 vm_map_entry_release(count);
2268                                 ++bufdefragcnt;
2269                                 defrag = 1;
2270                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2271                                 brelse(bp);
2272                                 goto restart;
2273                         }
2274                         if (addr) {
2275                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2276                                         NULL, 0,
2277                                         addr, addr + maxsize,
2278                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2279                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2280                                         MAP_NOFAULT);
2281
2282                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2283                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2284                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2285                                 ++bufreusecnt;
2286                         }
2287                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2288                         vm_map_entry_release(count);
2289                 }
2290                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2291         }
2292         return(bp);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * This routine is called in an emergency to recover VM pages from the
2297  * buffer cache by cashing in clean buffers.  The idea is to recover
2298  * enough pages to be able to satisfy a stuck bio_page_alloc().
2299  *
2300  * MPSAFE
2301  */
2302 static int
2303 recoverbufpages(void)
2304 {
2305         struct buf *bp;
2306         int bytes = 0;
2307
2308         ++recoverbufcalls;
2309
2310         spin_lock(&bufqspin);
2311         while (bytes < MAXBSIZE) {
2312                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2313                 if (bp == NULL)
2314                         break;
2315
2316                 /*
2317                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2318                  * cycles through the queue twice before being selected.
2319                  */
2320                 if ((bp->b_flags & B_AGE) == 0 && TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) {
2321                         bp->b_flags |= B_AGE;
2322                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
2323                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN],
2324                                           bp, b_freelist);
2325                         continue;
2326                 }
2327
2328                 /*
2329                  * Sanity Checks
2330                  */
2331                 KKASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_CLEAN);
2332                 KKASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0);
2333
2334                 /*
2335                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.
2336                  *
2337                  * Buffers on the clean list must be disassociated from
2338                  * their current vnode
2339                  */
2340
2341                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2342                         kprintf("recoverbufpages: warning, locked buf %p, "
2343                                 "race corrected\n",
2344                                 bp);
2345                         ssleep(&bd_request, &bufqspin, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2346                         continue;
2347                 }
2348                 if (bp->b_qindex != BQUEUE_CLEAN) {
2349                         kprintf("recoverbufpages: warning, BUF_LOCK blocked "
2350                                 "unexpectedly on buf %p index %d, race "
2351                                 "corrected\n",
2352                                 bp, bp->b_qindex);
2353                         BUF_UNLOCK(bp);
2354                         continue;
2355                 }
2356                 bremfree_locked(bp);
2357                 spin_unlock(&bufqspin);
2358
2359                 /*
2360                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2361                  * vnode.
2362                  *
2363                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2364                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2365                  * responsible for releasing the buffer.
2366                  */
2367                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2368                         buf_deallocate(bp);
2369                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2370                                 bqrelse(bp);
2371                                 spin_lock(&bufqspin);
2372                                 continue;
2373                         }
2374                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2375                 }
2376
2377                 bytes += bp->b_bufsize;
2378
2379                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2380                         bp->b_flags |= B_DIRECT;    /* try to free pages */
2381                         vfs_vmio_release(bp);
2382                 }
2383                 if (bp->b_vp)
2384                         brelvp(bp);
2385
2386                 KKASSERT(bp->b_vp == NULL);
2387                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2388
2389                 /*
2390                  * critical section protection is not required when
2391                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2392                  * wired.
2393                  */
2394                 if (bp->b_bufsize)
2395                         allocbuf(bp, 0);
2396
2397                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2398                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2399                 bp->b_vp = NULL;
2400                 bp->b_error = 0;
2401                 bp->b_resid = 0;
2402                 bp->b_bcount = 0;
2403                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2404                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2405                 reinitbufbio(bp);
2406                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2407                 buf_dep_init(bp);
2408                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2409                 /* bfreekva(bp); */
2410                 brelse(bp);
2411                 spin_lock(&bufqspin);
2412         }
2413         spin_unlock(&bufqspin);
2414         return(bytes);
2415 }
2416
2417 /*
2418  * buf_daemon:
2419  *
2420  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2421  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2422  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2423  *
2424  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2425  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2426  *      waiting at the mid-point.
2427  */
2428
2429 static struct kproc_desc buf_kp = {
2430         "bufdaemon",
2431         buf_daemon,
2432         &bufdaemon_td
2433 };
2434 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2435         kproc_start, &buf_kp)
2436
2437 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2438         "bufdaemon_hw",
2439         buf_daemon_hw,
2440         &bufdaemonhw_td
2441 };
2442 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2443         kproc_start, &bufhw_kp)
2444
2445 /*
2446  * MPSAFE thread
2447  */
2448 static void
2449 buf_daemon(void)
2450 {
2451         int limit;
2452
2453         /*
2454          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2455          */
2456         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2457                               bufdaemon_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2458         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2459
2460         /*
2461          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2462          */
2463         for (;;) {
2464                 kproc_suspend_loop();
2465
2466                 /*
2467                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2468                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2469                  *
2470                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2471                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2472                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2473                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2474                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2475                  *
2476                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2477                  * but because we split the operation into two threads we
2478                  * have to cut it in half for each thread.
2479                  */
2480                 waitrunningbufspace();
2481                 limit = lodirtybufspace / 2;
2482                 while (runningbufspace + dirtybufspace > limit ||
2483                        dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2484                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY) == 0)
2485                                 break;
2486                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2487                                 continue;
2488                         waitrunningbufspace();
2489                 }
2490
2491                 /*
2492                  * We reached our low water mark, reset the
2493                  * request and sleep until we are needed again.
2494                  * The sleep is just so the suspend code works.
2495                  */
2496                 spin_lock(&bufcspin);
2497                 if (bd_request == 0)
2498                         ssleep(&bd_request, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2499                 bd_request = 0;
2500                 spin_unlock(&bufcspin);
2501         }
2502 }
2503
2504 /*
2505  * MPSAFE thread
2506  */
2507 static void
2508 buf_daemon_hw(void)
2509 {
2510         int limit;
2511
2512         /*
2513          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2514          */
2515         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2516                               bufdaemonhw_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2517         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2518
2519         /*
2520          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2521          */
2522         for (;;) {
2523                 kproc_suspend_loop();
2524
2525                 /*
2526                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2527                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2528                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2529                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2530                  *
2531                  * Once we decide to flush push the queued I/O up to
2532                  * hirunningspace in order to trigger bursting by the bioq
2533                  * subsystem.
2534                  *
2535                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2536                  * but because we split the operation into two threads we
2537                  * have to cut it in half for each thread.
2538                  */
2539                 waitrunningbufspace();
2540                 limit = lodirtybufspace / 2;
2541                 while (runningbufspace + dirtybufspacehw > limit ||
2542                        dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2543                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY_HW) == 0)
2544                                 break;
2545                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2546                                 continue;
2547                         waitrunningbufspace();
2548                 }
2549
2550                 /*
2551                  * We reached our low water mark, reset the
2552                  * request and sleep until we are needed again.
2553                  * The sleep is just so the suspend code works.
2554                  */
2555                 spin_lock(&bufcspin);
2556                 if (bd_request_hw == 0)
2557                         ssleep(&bd_request_hw, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2558                 bd_request_hw = 0;
2559                 spin_unlock(&bufcspin);
2560         }
2561 }
2562
2563 /*
2564  * flushbufqueues:
2565  *
2566  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2567  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2568  *      particularly sensitive to.
2569  *
2570  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2571  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2572  *      due to the write load on the machine.
2573  *
2574  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2575  *      can mess with its contents.  bufqspin isn't enough.
2576  */
2577 static int
2578 flushbufqueues(bufq_type_t q)
2579 {
2580         struct buf *bp;
2581         int r = 0;
2582         int spun;
2583
2584         spin_lock(&bufqspin);
2585         spun = 1;
2586
2587         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2588         while (bp) {
2589                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2590                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2591                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2592                         continue;
2593                 }
2594                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2595                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2596                         continue;
2597                 }
2598                 KKASSERT(bp->b_qindex == q);
2599
2600                 /*
2601                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2602                  * the buffer.
2603                  */
2604                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2605                         BUF_UNLOCK(bp);
2606                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2607                         continue;
2608                 }
2609
2610                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2611                         _bremfree(bp);
2612                         spin_unlock(&bufqspin);
2613                         spun = 0;
2614                         brelse(bp);
2615                         ++r;
2616                         break;
2617                 }
2618
2619                 spin_unlock(&bufqspin);
2620                 spun = 0;
2621
2622                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2623                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2624                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2625                         spin_lock(&bufqspin);
2626                         spun = 1;
2627                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2628                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2629                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2630                         BUF_UNLOCK(bp);
2631                         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2632                         continue;
2633                 }
2634
2635                 /*
2636                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2637                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2638                  *
2639                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2640                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2641                  *
2642                  * NOTE: buf_checkwrite is MPSAFE.
2643                  */
2644                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2645                         bremfree(bp);
2646                         brelse(bp);
2647                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2648                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2649                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2650                         vfs_bio_awrite(bp);
2651                 } else {
2652                         bp->b_flags |= B_AGE;
2653                         vfs_bio_awrite(bp);
2654                 }
2655                 ++r;
2656                 break;
2657         }
2658         if (spun)
2659                 spin_unlock(&bufqspin);
2660         return (r);
2661 }
2662
2663 /*
2664  * inmem:
2665  *
2666  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2667  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2668  *      the data.
2669  *
2670  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2671  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2672  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2673  */
2674 int
2675 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2676 {
2677         vm_object_t obj;
2678         vm_offset_t toff, tinc, size;
2679         vm_page_t m;
2680
2681         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2682                 return 1;
2683         if (vp->v_mount == NULL)
2684                 return 0;
2685         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2686                 return 0;
2687
2688         size = PAGE_SIZE;
2689         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2690                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2691
2692         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2693                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2694                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2695                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2696                 if (m == NULL)
2697                         return 0;
2698                 tinc = size;
2699                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2700                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2701                 if (vm_page_is_valid(m,
2702                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2703                         return 0;
2704         }
2705         return 1;
2706 }
2707
2708 /*
2709  * findblk:
2710  *
2711  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2712  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2713  *
2714  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2715  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2716  *      and possibly do other stuff to it.
2717  *
2718  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2719  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2720  *                        the desired buffer after locking.
2721  *
2722  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2723  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2724  *                        buffer exists.
2725  *
2726  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents reuse
2727  *                        by getnewbuf() but does not prevent disassociation
2728  *                        while we are locked.  Used to avoid deadlocks
2729  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2730  *
2731  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2732  *
2733  * MPSAFE
2734  */
2735 struct buf *
2736 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2737 {
2738         struct buf *bp;
2739         int lkflags;
2740
2741         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2742         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2743                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2744
2745         for (;;) {
2746                 /*
2747                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2748                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2749                  */
2750                 lwkt_gettoken(&vp->v_token);
2751                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2752                 if (bp == NULL) {
2753                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2754                         return(NULL);
2755                 }
2756                 atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
2757                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2758
2759                 /*
2760                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2761                  */
2762                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2763                         break;
2764
2765                 /*
2766                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2767                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2768                  */
2769                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2770                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2771                         /* bp = NULL; not needed */
2772                         return(NULL);
2773                 }
2774
2775                 /*
2776                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2777                  * returned.
2778                  */
2779                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2780                         break;
2781                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2782                 BUF_UNLOCK(bp);
2783         }
2784
2785         /*
2786          * Success
2787          */
2788         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2789                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2790         return(bp);
2791 }
2792
2793 void
2794 unrefblk(struct buf *bp)
2795 {
2796         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2797 }
2798
2799 /*
2800  * getcacheblk:
2801  *
2802  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2803  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2804  *      is returned.
2805  *
2806  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2807  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2808  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2809  */
2810 struct buf *
2811 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset)
2812 {
2813         struct buf *bp;
2814
2815         bp = findblk(vp, loffset, 0);
2816         if (bp) {
2817                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) == B_CACHE) {
2818                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2819                         bremfree(bp);
2820                 } else {
2821                         BUF_UNLOCK(bp);
2822                         bp = NULL;
2823                 }
2824         }
2825         return (bp);
2826 }
2827
2828 /*
2829  * getblk:
2830  *
2831  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2832  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2833  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2834  *
2835  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2836  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2837  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2838  *      without doing any of those things the system will likely believe
2839  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2840  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2841  *
2842  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2843  *      an existing buffer.
2844  *
2845  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2846  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2847  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2848  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2849  *
2850  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2851  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2852  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2853  *      backing VM.
2854  *
2855  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2856  *      B_CACHE bit is clear.
2857  *      
2858  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2859  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2860  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2861  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2862  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2863  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2864  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2865  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2866  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2867  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2868  *
2869  *      getblk flags:
2870  *
2871  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2872  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2873  *
2874  * MPALMOSTSAFE
2875  */
2876 struct buf *
2877 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2878 {
2879         struct buf *bp;
2880         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2881         int error;
2882         int lkflags;
2883
2884         if (size > MAXBSIZE)
2885                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2886         if (vp->v_object == NULL)
2887                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2888
2889 loop:
2890         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2891                 /*
2892                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2893                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2894                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2895                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2896                  *
2897                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2898                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2899                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2900                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2901                  * on a random (vp,loffset).
2902                  */
2903                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2904                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
2905                                 unrefblk(bp);
2906                                 return(NULL);
2907                         }
2908                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2909                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
2910                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2911                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
2912                         if (error) {
2913                                 unrefblk(bp);
2914                                 if (error == ENOLCK)
2915                                         goto loop;
2916                                 return (NULL);
2917                         }
2918                         /* buffer may have changed on us */
2919                 }
2920                 unrefblk(bp);
2921
2922                 /*
2923                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2924                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
2925                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
2926                  * as well.
2927                  */
2928                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
2929                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
2930                                 "was recycled\n",
2931                                 bp, vp, (long long)loffset);
2932                         BUF_UNLOCK(bp);
2933                         goto loop;
2934                 }
2935
2936                 /*
2937                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
2938                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
2939                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
2940                  */
2941                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
2942                         BUF_UNLOCK(bp);
2943                         return(NULL);
2944                 }
2945
2946                 /*
2947                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
2948                  */
2949                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
2950                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
2951                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2952
2953                 /*
2954                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
2955                  * block number translation.
2956                  */
2957                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
2958                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
2959                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
2960                                 bp, vp, (long long)loffset);
2961                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
2962                 }
2963
2964                 /*
2965                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2966                  * invalid.
2967                  */
2968                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2969                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2970                 bremfree(bp);
2971
2972                 /*
2973                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
2974                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
2975                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
2976                  *
2977                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
2978                  * Other types of buffers are simply released and
2979                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
2980                  * pages (but not marked B_DELWRI).
2981                  *
2982                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
2983                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
2984                  * no longer represent the actual EOF point), so we
2985                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
2986                  */
2987                 if (size != bp->b_bcount) {
2988                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2989                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2990                                 bwrite(bp);
2991                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
2992                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2993                                 bwrite(bp);
2994                         } else {
2995                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2996                                 brelse(bp);
2997                         }
2998                         goto loop;
2999                 }
3000                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
3001                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
3002                         ("getblk: no buffer offset"));
3003
3004                 /*
3005                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3006                  * be committed before we can return the buffer in
3007                  * order to prevent the caller from issuing a read
3008                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3009                  * it.
3010                  *
3011                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3012                  * operate properly either because they assume they
3013                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3014                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3015                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3016                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3017                  * preventing further loops.
3018                  *
3019                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3020                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3021                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3022                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3023                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3024                  * after the write.
3025                  *
3026                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
3027                  *     I'm not even sure this state is still possible
3028                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
3029                  *     on size changes.
3030                  *
3031                  * We might be able to do something fancy, like setting
3032                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3033                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3034                  * confusing.  This is much easier.
3035                  */
3036
3037                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3038                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3039                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3040                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3041                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3042                         bwrite(bp);
3043                         goto loop;
3044                 }
3045         } else {
3046                 /*
3047                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3048                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3049                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3050                  *
3051                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3052                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3053                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3054                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3055                  * the block size.  
3056                  *
3057                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3058                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3059                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3060                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3061                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3062                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3063                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3064                  * directory vnode is not a special case.
3065                  */
3066                 int bsize, maxsize;
3067
3068                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3069                         bsize = DEV_BSIZE;
3070                 else if (vp->v_mount)
3071                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3072                 else
3073                         bsize = size;
3074
3075                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3076                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3077
3078                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3079                 if (bp == NULL) {
3080                         if (slpflags || slptimeo)
3081                                 return NULL;
3082                         goto loop;
3083                 }
3084
3085                 /*
3086                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3087                  * be found by findblk().
3088                  *
3089                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3090                  * bp will not be associated with the vnode.
3091                  *
3092                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3093                  */
3094                 bp->b_loffset = loffset;
3095                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3096                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3097
3098                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3099                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3100                         brelse(bp);
3101                         goto loop;
3102                 }
3103
3104                 /*
3105                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3106                  */
3107                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3108                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3109                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3110
3111                 allocbuf(bp, size);
3112         }
3113         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3114         return (bp);
3115 }
3116
3117 /*
3118  * regetblk(bp)
3119  *
3120  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3121  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3122  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3123  *
3124  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3125  * non-empty.
3126  *
3127  * MPSAFE
3128  */
3129 void
3130 regetblk(struct buf *bp)
3131 {
3132         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3133         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3134         bremfree(bp);
3135 }
3136
3137 /*
3138  * geteblk:
3139  *
3140  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3141  *      initially set to B_INVAL.
3142  *
3143  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3144  *      call because races are impossible here.
3145  *
3146  * MPALMOSTSAFE
3147  */
3148 struct buf *
3149 geteblk(int size)
3150 {
3151         struct buf *bp;
3152         int maxsize;
3153
3154         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3155
3156         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
3157                 ;
3158         allocbuf(bp, size);
3159         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3160         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3161         return (bp);
3162 }
3163
3164
3165 /*
3166  * allocbuf:
3167  *
3168  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3169  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3170  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3171  *      resize a buffer up or down.
3172  *
3173  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3174  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3175  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3176  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3177  *      data.
3178  *
3179  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3180  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3181  *
3182  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3183  *      must own the buffer.
3184  *
3185  * MPSAFE
3186  */
3187 int
3188 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3189 {
3190         int newbsize, mbsize;
3191         int i;
3192
3193         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3194                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3195
3196         if (bp->b_kvasize < size)
3197                 panic("allocbuf: buffer too small");
3198
3199         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3200                 caddr_t origbuf;
3201                 int origbufsize;
3202                 /*
3203                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3204                  * mess with B_CACHE.
3205                  */
3206                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3207                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3208                         newbsize = mbsize;
3209                 else
3210                         newbsize = round_page(size);
3211
3212                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3213                         /*
3214                          * Malloced buffers are not shrunk
3215                          */
3216                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3217                                 if (newbsize) {
3218                                         bp->b_bcount = size;
3219                                 } else {
3220                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3221                                         if (bp->b_bufsize) {
3222                                                 atomic_subtract_int(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3223                                                 bufspacewakeup();
3224                                                 bp->b_bufsize = 0;
3225                                         }
3226                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3227                                         bp->b_bcount = 0;
3228                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3229                                 }
3230                                 return 1;
3231                         }               
3232                         vm_hold_free_pages(
3233                             bp,
3234                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3235                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3236                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3237                         /*
3238                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3239                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3240                          * grows.
3241                          */
3242                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3243                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3244                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3245
3246                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3247                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3248                                 bp->b_bcount = size;
3249                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3250                                 atomic_add_int(&bufmallocspace, mbsize);
3251                                 return 1;
3252                         }
3253                         origbuf = NULL;
3254                         origbufsize = 0;
3255                         /*
3256                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3257                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3258                          * scheme.
3259                          */
3260                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3261                                 origbuf = bp->b_data;
3262                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3263                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3264                                 if (bp->b_bufsize) {
3265                                         atomic_subtract_int(&bufmallocspace,
3266                                                             bp->b_bufsize);
3267                                         bufspacewakeup();
3268                                         bp->b_bufsize = 0;
3269                                 }
3270                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3271                                 newbsize = round_page(newbsize);
3272                         }
3273                         vm_hold_load_pages(
3274                             bp,
3275                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3276                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3277                         if (origbuf) {
3278                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3279                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3280                         }
3281                 }
3282         } else {
3283                 vm_page_t m;
3284                 int desiredpages;
3285
3286                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3287                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3288                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3289                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3290
3291                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3292                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3293                 /*
3294                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3295                  * 0-length.
3296                  */
3297                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3298                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3299
3300                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3301                         /*
3302                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3303                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3304                          * if we have to remove any pages.
3305                          */
3306                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3307                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3308                                         /*
3309                                          * the page is not freed here -- it
3310                                          * is the responsibility of 
3311                                          * vnode_pager_setsize
3312                                          */
3313                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3314                                         KASSERT(m != bogus_page,
3315                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3316                                         while (vm_page_sleep_busy(m, TRUE, "biodep"))
3317                                                 ;
3318
3319                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3320                                         vm_page_unwire(m, 0);
3321                                 }
3322                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3323                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3324                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3325                         }
3326                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3327                         /*
3328                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3329                          * byte-granular fashion.
3330                          */
3331                         struct vnode *vp;
3332                         vm_object_t obj;
3333                         vm_offset_t toff;
3334                         vm_offset_t tinc;
3335
3336                         /*
3337                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3338                          * allocating them if necessary.  We must clear
3339                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3340                          * range covered by the buffer.
3341                          *
3342                          * critical section protection is required to protect
3343                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3344                          * between our vm_page_lookup() and our
3345                          * busycheck/wiring call.
3346                          */
3347                         vp = bp->b_vp;
3348                         obj = vp->v_object;
3349
3350                         lwkt_gettoken(&vm_token);
3351                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3352                                 vm_page_t m;
3353                                 vm_pindex_t pi;
3354
3355                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + bp->b_xio.xio_npages;
3356                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
3357                                         /*
3358                                          * note: must allocate system pages
3359                                          * since blocking here could intefere
3360                                          * with paging I/O, no matter which
3361                                          * process we are.
3362                                          */
3363                                         m = bio_page_alloc(obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3364                                         if (m) {
3365                                                 vm_page_wire(m);
3366                                                 vm_page_wakeup(m);
3367                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3368                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3369                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3370                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3371                                         }
3372                                         continue;
3373                                 }
3374
3375                                 /*
3376                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
3377                                  * retry because it might have gotten freed out
3378                                  * from under us.
3379                                  *
3380                                  * We can only test PG_BUSY here.  Blocking on
3381                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3382                                  *
3383                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3384                                  *
3385                                  */
3386
3387                                 if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
3388                                         continue;
3389                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3390                                 vm_page_wire(m);
3391                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3392                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3393                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3394                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3395                         }
3396                         lwkt_reltoken(&vm_token);
3397
3398                         /*
3399                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3400                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3401                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3402                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3403                          * aligned range ( newbsize ).
3404                          *
3405                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3406                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3407                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3408                          * fails with NFS if the server or some other client
3409                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3410                          * B_CACHE may remain set! XXX
3411                          */
3412
3413                         toff = bp->b_bcount;
3414                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3415
3416                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3417                                 vm_pindex_t pi;
3418
3419                                 if (tinc > (size - toff))
3420                                         tinc = size - toff;
3421
3422                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3423                                     PAGE_SHIFT;
3424
3425                                 vfs_buf_test_cache(
3426                                     bp, 
3427                                     bp->b_loffset,
3428                                     toff, 
3429                                     tinc, 
3430                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3431                                 );
3432                                 toff += tinc;
3433                                 tinc = PAGE_SIZE;
3434                         }
3435
3436                         /*
3437                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3438                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3439                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3440                          */
3441
3442                         bp->b_data = (caddr_t)
3443                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3444                         pmap_qenter(
3445                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3446                             bp->b_xio.xio_pages, 
3447                             bp->b_xio.xio_npages
3448                         );
3449                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3450                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3451                 }
3452         }
3453
3454         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3455         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3456                 spin_lock(&bufcspin);
3457                 dirtybufspace += newbsize - bp->b_bufsize;
3458                 if (bp->b_flags & B_HEAVY)
3459                         dirtybufspacehw += newbsize - bp->b_bufsize;
3460                 spin_unlock(&bufcspin);
3461         }
3462         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3463                 bufspacewakeup();
3464         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3465         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3466         return 1;
3467 }
3468
3469 /*
3470  * biowait:
3471  *
3472  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3473  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3474  *      of biowait() calls may occur).
3475  *
3476  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3477  *      locked and will not have been brelse()'d.
3478  *
3479  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3480  *      likely still in progress on return.
3481  *
3482  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3483  *
3484  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3485  *
3486  * MPSAFE
3487  */
3488 static __inline int
3489 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3490 {
3491         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3492         u_int32_t flags;
3493         u_int32_t nflags;
3494         int error;
3495
3496         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3497         for (;;) {
3498                 flags = bio->bio_flags;
3499                 if (flags & BIO_DONE)
3500                         break;
3501                 tsleep_interlock(bio, 0);
3502                 nflags = flags | BIO_WANT;
3503                 tsleep_interlock(bio, 0);
3504                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3505                         if (wmesg)
3506                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3507                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3508                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3509                         else
3510                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3511                         if (error) {
3512                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3513                                 return (error);
3514                         }
3515                 }
3516         }
3517
3518         /*
3519          * Finish up.
3520          */
3521         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3522         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3523         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3524                 return (EINTR);
3525         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3526                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3527         return (0);
3528 }
3529
3530 int
3531 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3532 {
3533         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3534 }
3535
3536 int
3537 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3538 {
3539         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3540 }
3541
3542 /*
3543  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3544  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3545  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3546  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3547  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3548  * for those higher layers.
3549  */
3550 void
3551 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3552 {
3553         bio->bio_track = track;
3554         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3555                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3556         bio_track_ref(track);
3557 }
3558
3559 /*
3560  * Initiate I/O on a vnode.
3561  *
3562  * SWAPCACHE OPERATION:
3563  *
3564  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3565  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3566  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3567  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3568  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3569  *
3570  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3571  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3572  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3573  *      after translating the request to an underlying device.
3574  *
3575  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3576  *      underlying buffer cache buffers.
3577  *
3578  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3579  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3580  *      are.
3581  *
3582  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3583  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3584  *      the swap blocks.
3585  */
3586 void
3587 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3588 {
3589         struct bio_track *track;
3590         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3591
3592         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3593
3594         /*
3595          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3596          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3597          * actually occurred.
3598          */
3599         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3600
3601         /*
3602          * Handle the swap cache intercept.
3603          */
3604         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3605                 return;
3606
3607         /*
3608          * Otherwise do the operation through the filesystem
3609          */
3610         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3611                 track = &vp->v_track_read;
3612         else
3613                 track = &vp->v_track_write;
3614         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3615         bio->bio_track = track;
3616         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3617                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3618         bio_track_ref(track);
3619         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3620 }
3621
3622 static void vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio);
3623
3624 int
3625 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3626 {
3627         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3628         struct bio *nbio;
3629         vm_object_t object;
3630         vm_page_t m;
3631         int i;
3632
3633         /*
3634          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3635          * the swap cache?
3636          */
3637         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3638             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3639             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3640              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3641             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3642             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3643                 return(0);
3644         }
3645
3646         /*
3647          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3648          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3649          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3650          */
3651         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3652                 object = vp->v_object;
3653         else
3654                 object = bp->b_vp->v_object;
3655
3656         /*
3657          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3658          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3659          */
3660         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3661                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3662                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3663                         break;
3664                 if (m == bogus_page)
3665                         break;
3666         }
3667
3668         /*
3669          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy().
3670          */
3671         if (i == bp->b_xio.xio_npages) {
3672                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3673                 nbio = push_bio(bio);
3674                 nbio->bio_done = vn_cache_strategy_callback;
3675                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3676                 KKASSERT(m->object == object);
3677                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3678                 return(1);
3679         }
3680         return(0);
3681 }
3682
3683 /*
3684  * This is a bit of a hack but since the vn_cache_strategy() function can
3685  * override a VFS's strategy function we must make sure that the bio, which
3686  * is probably bio2, doesn't leak an unexpected offset value back to the
3687  * filesystem.  The filesystem (e.g. UFS) might otherwise assume that the
3688  * bio went through its own file strategy function and the the bio2 offset
3689  * is a cached disk offset when, in fact, it isn't.
3690  */
3691 static void
3692 vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio)
3693 {
3694         bio->bio_offset = NOOFFSET;
3695         biodone(pop_bio(bio));
3696 }
3697
3698 /*
3699  * bpdone:
3700  *
3701  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3702  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3703  *      by biowait, elseit is typically 0.
3704  *
3705  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3706  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3707  *      assuming B_INVAL is clear.
3708  *
3709  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3710  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3711  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3712  *
3713  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3714  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3715  *      in the biodone routine.
3716  */
3717 void
3718 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3719 {
3720         buf_cmd_t cmd;
3721
3722         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3723                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3724         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3725                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
3726
3727         /*
3728          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3729          * with, now we clean up the buffer.
3730          */
3731         cmd = bp->b_cmd;
3732         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3733
3734         /*
3735          * Only reads and writes are processed past this point.
3736          */
3737         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3738                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3739                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3740                 if (elseit)
3741                         brelse(bp);
3742                 return;
3743         }
3744
3745         /*
3746          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3747          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3748          */
3749         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3750                 buf_complete(bp);       /* MPSAFE */
3751
3752         /*
3753          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3754          * was set.  Only applicable to normal buffers (with VPs).
3755          * vinum buffers may not have a vp.
3756          */
3757         if (cmd == BUF_CMD_WRITE &&
3758             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3759                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3760                 if (bp->b_vp)
3761                         bdirty(bp);
3762         }
3763
3764         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3765                 int i;
3766                 vm_ooffset_t foff;
3767                 vm_page_t m;
3768                 vm_object_t obj;
3769                 int iosize;
3770                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3771
3772                 obj = vp->v_object;
3773
3774 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3775                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3776                         panic("biodone: zero vnode hold count");
3777                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3778                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
3779 #endif
3780
3781                 foff = bp->b_loffset;
3782                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
3783                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
3784
3785 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3786                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3787                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3788                             obj->paging_in_progress, bp->b_xio.xio_npages);
3789                 }
3790 #endif
3791
3792                 /*
3793                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3794                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3795                  * routines.
3796                  */
3797                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3798                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3799                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3800                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3801                 }
3802
3803                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3804                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3805                         int bogusflag = 0;
3806                         int resid;
3807
3808                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3809                         if (resid > iosize)
3810                                 resid = iosize;
3811
3812                         /*
3813                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3814                          * the originals should still be wired, we don't have
3815                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3816                          * the VM object association.
3817                          */
3818                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3819                         if (m == bogus_page) {
3820                                 bogusflag = 1;
3821                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3822                                 if (m == NULL)
3823                                         panic("biodone: page disappeared");
3824                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3825                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3826                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3827                         }
3828 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3829                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3830                                 kprintf("biodone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3831                                         "mismatch\n",
3832                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3833                         }
3834 #endif
3835
3836                         /*
3837                          * In the write case, the valid and clean bits are
3838                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3839                          * only need to do this here in the read case.
3840                          */
3841                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3842                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3843                         }
3844                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3845
3846                         /*
3847                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3848                          * methods, this is the most common error that pops
3849                          * up.  if you see this, you have not set the page
3850                          * busy flag correctly!!!
3851                          */
3852                         if (m->busy == 0) {
3853                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
3854                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3855                                     "resid: %d, index: %d\n",
3856                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3857                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3858                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3859                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3860                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3861                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3862                                             (long long)bp->b_loffset,
3863                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3864                                 else
3865                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3866                                             (long long)bp->b_loffset,
3867                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3868                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
3869                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
3870                                 panic("biodone: page busy < 0");
3871                         }
3872                         vm_page_io_finish(m);
3873                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3874                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3875                         iosize -= resid;
3876                 }
3877                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3878                 if (obj)
3879                         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3880                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3881         }
3882
3883         /*
3884          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3885          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3886          * callbacks.
3887          */
3888         if (elseit) {
3889                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3890                         brelse(bp);
3891                 else
3892                         bqrelse(bp);
3893         }
3894 }
3895
3896 /*
3897  * Normal biodone.
3898  */
3899 void
3900 biodone(struct bio *bio)
3901 {
3902         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3903
3904         runningbufwakeup(bp);
3905
3906         /*
3907          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
3908          */
3909         while (bio) {
3910                 biodone_t *done_func;
3911                 struct bio_track *track;
3912
3913                 /*
3914                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
3915                  */
3916                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
3917                         bio_track_rel(track);
3918                         bio->bio_track = NULL;
3919                 }
3920
3921                 /*
3922                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
3923                  * will be responsible for any further chaining and/or
3924                  * buffer management.
3925                  *
3926                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
3927                  */
3928                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
3929                         bio->bio_done = NULL;
3930                         done_func(bio);
3931                         return;
3932                 }
3933                 bio = bio->bio_prev;
3934         }
3935
3936         /*
3937          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
3938          */
3939         bpdone(bp, 1);
3940 }
3941
3942 /*
3943  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
3944  *
3945  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
3946  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
3947  * for completion.
3948  */
3949 void
3950 biodone_sync(struct bio *bio)
3951 {
3952         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3953         int flags;
3954         int nflags;
3955
3956         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3957         bpdone(bp, 0);
3958
3959         for (;;) {
3960                 flags = bio->bio_flags;
3961                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
3962
3963                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3964                         if (flags & BIO_WANT)
3965                                 wakeup(bio);
3966                         break;
3967                 }
3968         }
3969 }
3970
3971 /*
3972  * vfs_unbusy_pages:
3973  *
3974  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
3975  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3976  *      consistant.
3977  */
3978 void
3979 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3980 {
3981         int i;
3982
3983         runningbufwakeup(bp);
3984
3985         lwkt_gettoken(&vm_token);
3986         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3987                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3988                 vm_object_t obj;
3989
3990                 obj = vp->v_object;
3991
3992                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3993                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3994
3995                         /*
3996                          * When restoring bogus changes the original pages
3997                          * should still be wired, so we are in no danger of
3998                          * losing the object association and do not need
3999                          * critical section protection particularly.
4000                          */
4001                         if (m == bogus_page) {
4002                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
4003                                 if (!m) {
4004                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
4005                                 }
4006                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
4007                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4008                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4009                         }
4010                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
4011                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4012                         vm_page_io_finish(m);
4013                 }
4014                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
4015                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
4016         }
4017         lwkt_reltoken(&vm_token);
4018 }
4019
4020 /*
4021  * vfs_busy_pages:
4022  *
4023  *      This routine is called before a device strategy routine.
4024  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4025  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
4026  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
4027  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
4028  *      inconsistant.
4029  *
4030  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4031  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4032  *      and should be ignored.
4033  *
4034  * MPSAFE
4035  */
4036 void
4037 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
4038 {
4039         int i, bogus;
4040         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
4041
4042         /*
4043          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
4044          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
4045          * I/O when B_CACHE is 0).
4046          */
4047         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4048         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4049
4050         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4051                 vm_object_t obj;
4052
4053                 lwkt_gettoken(&vm_token);
4054
4055                 obj = vp->v_object;
4056                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4057                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4058
4059                 /*
4060                  * Loop until none of the pages are busy.
4061                  */
4062 retry:
4063                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4064                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4065
4066                         if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage"))
4067                                 goto retry;
4068                 }
4069
4070                 /*
4071                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4072                  * the next loop may block.
4073                  */
4074                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4075                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4076
4077                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4078                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4079                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4080                                 vm_page_io_start(m);
4081                         }
4082                 }
4083
4084                 /*
4085                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4086                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4087                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4088                  *
4089                  * In particular note that for writes we must incorporate
4090                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4091                  * dirty range.
4092                  *
4093                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4094                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4095                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4096                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4097                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4098                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4099                  * since it was mapped at one point.
4100                  */
4101                 bogus = 0;
4102                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4103                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4104
4105                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4106                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4107                                 /*
4108                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4109                                  * a write we must zero-fill any invalid
4110                                  * portions of the backing VM pages, mark
4111                                  * it valid and clear related dirty bits.
4112                                  *
4113                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4114                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4115                                  * range (after we've made the page RO).
4116                                  *
4117                                  * It is also expected that the pmap modified
4118                                  * bit has already been cleared by the
4119                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4120                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4121                                  * was also memory mapped (NFS).
4122                                  *
4123                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4124                                  * backing store as it is now stale.
4125                                  */
4126                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4127                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4128                                 swap_pager_unswapped(m);
4129                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4130                                 /*
4131                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4132                                  * read we must replace any dirty pages with
4133                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4134                                  * when filling gaps.
4135                                  *
4136                                  * To avoid testing whether the page is
4137                                  * dirty we instead test that the page was
4138                                  * at some point mapped (m->valid fully
4139                                  * valid) with the understanding that
4140                                  * this also covers the dirty case.
4141                                  */
4142                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4143                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4144                                 bogus++;
4145                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4146                                 /*
4147                                  * This case should not occur as partial
4148                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4149                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4150                                  * if the buffer is B_CACHE.
4151                                  */
4152                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4153                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4154                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4155                                         (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4156                                         i, m->valid, m->dirty);
4157                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4158                         } else {
4159                                 /*
4160                                  * The page is not valid and can be made
4161                                  * part of the read.
4162                                  */
4163                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4164                         }
4165                 }
4166                 if (bogus) {
4167                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4168                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4169                 }
4170                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4171         }
4172
4173         /*
4174          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4175          * for now.
4176          */
4177         if (lp != NULL) {
4178                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4179                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4180                 else
4181                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4182         }
4183 }
4184
4185 /*
4186  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4187  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4188  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4189  *
4190  * NOTE: While we only really need to clean through to b_bcount, we
4191  *       just go ahead and clean through to b_bufsize.
4192  */
4193 static void
4194 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4195 {
4196         vm_page_t m;
4197         int i;
4198
4199         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4200                 return;
4201
4202         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4203                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4204
4205         /*
4206          * vm_token must be held for vfs_clean_one_page() calls.
4207          */
4208         lwkt_gettoken(&vm_token);
4209         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4210                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4211                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4212         }
4213         lwkt_reltoken(&vm_token);
4214 }
4215
4216 /*
4217  * vfs_clean_one_page:
4218  *
4219  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4220  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4221  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4222  *
4223  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4224  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4225  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4226  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4227  *      does not do it for us.
4228  *
4229  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4230  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4231  *      or before a write is initiated.
4232  *
4233  * NOTE: vm_token must be held by the caller, and vm_page_set_validclean()
4234  *       currently assumes the vm_token is held.
4235  */
4236 static void
4237 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4238 {
4239         int bcount;
4240         int xoff;
4241         int soff;
4242         int eoff;
4243
4244         /*
4245          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4246          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4247          */
4248         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4249         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4250
4251         if (pageno == 0) {
4252                 soff = xoff;
4253                 eoff = PAGE_SIZE;
4254         } else {
4255                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4256                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4257         }
4258         if (eoff > bcount)
4259                 eoff = bcount;
4260         if (soff >= eoff)
4261                 return;
4262
4263         /*
4264          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4265          *
4266          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4267          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4268          * caller has not taken into account the new dirty data.
4269          *
4270          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4271          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4272          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4273          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4274          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4275          * This also saves some console spam.
4276          *
4277          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4278          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4279          */
4280         vm_page_test_dirty(m);
4281         if (m->dirty) {
4282                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4283                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4284                         if (debug_commit)
4285                         kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4286                                 "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4287                                 " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4288                                 "doff/end %d %d\n",
4289                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4290                                 bp->b_flags, bp->b_cmd,
4291                                 m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4292                                 bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4293                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4294                         if (debug_commit)
4295                                 print_backtrace(-1);
4296                 }
4297                 /*
4298                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4299                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4300                  * of a page.
4301                  */
4302                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4303                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4304                         pmap_clear_modify(m);
4305                 }
4306                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4307                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4308                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4309                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4310         }
4311
4312         /*
4313          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4314          * Does not mess with the pmap modified bit.
4315          *
4316          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4317          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4318          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4319          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4320          *
4321          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4322          *           covers the same space as mapped writable pages the
4323          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4324          *           bits and still require a putpages from the VM system
4325          *           to finish it off.
4326          *
4327          * WARNING!  vm_page_set_validclean() currently assumes vm_token
4328          *           is held.  The page might not be busied (bdwrite() case).
4329          */
4330         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4331 }
4332
4333 /*
4334  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4335  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4336  */
4337 static void
4338 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4339 {
4340         int bcount;
4341         int xoff;
4342         int soff;
4343         int eoff;
4344
4345         /*
4346          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4347          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4348          */
4349         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4350         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4351
4352         if (pageno == 0) {
4353                 soff = xoff;
4354                 eoff = PAGE_SIZE;
4355         } else {
4356                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4357                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4358         }
4359         if (eoff > bcount)
4360                 eoff = bcount;
4361         if (soff >= eoff)
4362                 return;
4363         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4364 }
4365
4366 /*
4367  * vfs_bio_clrbuf:
4368  *
4369  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4370  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4371  *
4372  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4373  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4374  */
4375
4376 void
4377 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4378 {
4379         int i, mask = 0;
4380         caddr_t sa, ea;
4381         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4382                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4383                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4384                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4385                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4386                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4387                                 bp->b_resid = 0;
4388                                 return;
4389                         }
4390                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4391                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4392                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4393                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4394                                 bp->b_resid = 0;
4395                                 return;
4396                         }
4397                 }
4398                 sa = bp->b_data;
4399                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4400                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4401                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4402                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4403                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4404                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4405                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4406                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4407                                 continue;
4408                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4409                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4410                                         bzero(sa, ea - sa);
4411                                 }
4412                         } else {
4413                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4414                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4415                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4416                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4417                                 }
4418                         }
4419                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4420                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4421                 }
4422                 bp->b_resid = 0;
4423         } else {
4424                 clrbuf(bp);
4425         }
4426 }
4427
4428 /*
4429  * vm_hold_load_pages:
4430  *
4431  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4432  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4433  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4434  *      pages will be wired.
4435  *
4436  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4437  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4438  *
4439  * MPSAFE
4440  */
4441 void
4442 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4443 {
4444         vm_offset_t pg;
4445         vm_page_t p;
4446         int index;
4447
4448         to = round_page(to);
4449         from = round_page(from);
4450         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4451
4452         pg = from;
4453         while (pg < to) {
4454                 /*
4455                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4456                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4457                  * process we are.
4458                  */
4459                 p = bio_page_alloc(&kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4460                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4461                 if (p) {
4462                         vm_page_wire(p);
4463                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4464                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4465                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4466                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4467                         vm_page_wakeup(p);
4468
4469                         pg += PAGE_SIZE;
4470                         ++index;
4471                 }
4472         }
4473         bp->b_xio.xio_npages = index;
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Allocate pages for a buffer cache buffer.
4478  *
4479  * Under extremely severe memory conditions even allocating out of the
4480  * system reserve can fail.  If this occurs we must allocate out of the
4481  * interrupt reserve to avoid a deadlock with the pageout daemon.
4482  *
4483  * The pageout daemon can run (putpages -> VOP_WRITE -> getblk -> allocbuf).
4484  * If the buffer cache's vm_page_alloc() fails a vm_wait() can deadlock
4485  * against the pageout daemon if pages are not freed from other sources.
4486  *
4487  * MPSAFE
4488  */
4489 static
4490 vm_page_t
4491 bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4492 {
4493         vm_page_t p;
4494
4495         /*
4496          * Try a normal allocation, allow use of system reserve.
4497          */
4498         lwkt_gettoken(&vm_token);
4499         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
4500         if (p) {
4501                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4502                 return(p);
4503         }
4504
4505         /*
4506          * The normal allocation failed and we clearly have a page
4507          * deficit.  Try to reclaim some clean VM pages directly
4508          * from the buffer cache.
4509          */
4510         vm_pageout_deficit += deficit;
4511         recoverbufpages();
4512
4513         /*
4514          * We may have blocked, the caller will know what to do if the
4515          * page now exists.
4516          */
4517         if (vm_page_lookup(obj, pg)) {
4518                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4519                 return(NULL);
4520         }
4521
4522         /*
4523          * Allocate and allow use of the interrupt reserve.
4524          *
4525          * If after all that we still can't allocate a VM page we are
4526          * in real trouble, but we slog on anyway hoping that the system
4527          * won't deadlock.
4528          */
4529         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
4530                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
4531         if (p) {
4532                 if (vm_page_count_severe()) {
4533                         ++lowmempgallocs;
4534                         vm_wait(hz / 20 + 1);
4535                 }
4536         } else {
4537                 kprintf("bio_page_alloc: Memory exhausted during bufcache "
4538                         "page allocation\n");
4539                 ++lowmempgfails;
4540                 vm_wait(hz);
4541         }
4542         lwkt_reltoken(&vm_token);
4543         return(p);
4544 }
4545
4546 /*
4547  * vm_hold_free_pages:
4548  *
4549  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4550  *
4551  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4552  *      be unmapped and un-wired.
4553  *
4554  * MPSAFE
4555  */
4556 void
4557 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4558 {
4559         vm_offset_t pg;
4560         vm_page_t p;
4561         int index, newnpages;
4562
4563         from = round_page(from);
4564         to = round_page(to);
4565         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4566         newnpages = index;
4567
4568         lwkt_gettoken(&vm_token);
4569         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4570                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4571                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4572                         if (p->busy) {
4573                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4574                                         "loffset: %lld\n",
4575                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4576                                         (long long)bp->b_loffset);
4577                         }
4578                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4579                         pmap_kremove(pg);
4580                         vm_page_busy(p);
4581                         vm_page_unwire(p, 0);
4582                         vm_page_free(p);
4583                 }
4584         }
4585         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4586         lwkt_reltoken(&vm_token);
4587 }
4588
4589 /*
4590  * vmapbuf:
4591  *
4592  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4593  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4594  *      initialized.
4595  */
4596 int
4597 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4598 {
4599         caddr_t addr;
4600         vm_offset_t va;
4601         vm_page_t m;
4602         int vmprot;
4603         int error;
4604         int pidx;
4605         int i;
4606
4607         /* 
4608          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4609          */
4610         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4611         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4612         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4613
4614         if (bytes < 0)
4615                 return (-1);
4616
4617         /*
4618          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4619          */
4620         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4621         pidx = 0;
4622
4623         vmprot = VM_PROT_READ;
4624         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4625                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4626
4627         while (addr < udata + bytes) {
4628                 /*
4629                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4630                  * when reading stuff off device into memory.
4631                  *
4632                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4633                  */
4634                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4635                 va = trunc_page(va);
4636
4637                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4638                 if (m == NULL) {
4639                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4640                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4641                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4642                         }
4643                         return(-1);
4644                 }
4645                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4646                 addr += PAGE_SIZE;
4647                 ++pidx;
4648         }
4649
4650         /*
4651          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4652          * the mapped data buffer.
4653          */
4654         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4655                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4656         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4657
4658         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4659         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4660         bp->b_bcount = bytes;
4661         bp->b_bufsize = bytes;
4662         return(0);
4663 }
4664
4665 /*
4666  * vunmapbuf:
4667  *
4668  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4669  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4670  */
4671 void
4672 vunmapbuf(struct buf *bp)
4673 {
4674         int pidx;
4675         int npages;
4676
4677         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4678
4679         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4680         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4681         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4682                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4683                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4684         }
4685         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4686         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4687 }
4688
4689 /*
4690  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4691  */
4692 int
4693 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4694 {
4695         int count = 0;
4696         int error;
4697         int n;
4698
4699         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4700                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4701                         count = error;
4702                         break;
4703                 }
4704                 count += error;
4705         }
4706         return (count);
4707 }
4708
4709 /*
4710  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4711  * completion to the master buffer.
4712  */
4713 static void
4714 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4715 {
4716         struct bio *mbio;
4717         struct buf *mbp, *bp;
4718         struct devstat *stats;
4719         int error;
4720         int donebytes;
4721
4722         bp = bio->bio_buf;
4723         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4724         stats = bio->bio_caller_info2.ptr;
4725         mbp = mbio->bio_buf;
4726
4727         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4728         KKASSERT(mbp != bp);
4729
4730         error = bp->b_error;
4731         if (bp->b_error == 0 &&
4732             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4733                 /*
4734                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4735                  * propagate these conditions to mbp.
4736                  */
4737                 error = EIO;
4738         }
4739
4740         donebytes = bp->b_bufsize;
4741
4742         relpbuf(bp, NULL);
4743
4744         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error, stats);
4745 }
4746
4747 void
4748 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats)
4749 {
4750         struct buf *mbp;
4751
4752         mbp = mbio->bio_buf;    
4753
4754         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4755
4756         /*
4757          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4758          *
4759          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4760          * use an atomic op to adjust b_flags.
4761          */
4762         if (error) {
4763                 mbp->b_error = error;
4764                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4765         }
4766
4767         /*
4768          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4769          * I/O if this was the last bit.
4770          */
4771         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4772                 mbp->b_resid = 0;
4773                 if (stats)
4774                         devstat_end_transaction_buf(stats, mbp);
4775                 biodone(mbio);
4776         }
4777 }
4778
4779 /*
4780  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4781  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4782  * it.
4783  */
4784 void
4785 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4786 {
4787         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4788 }
4789
4790 /*
4791  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4792  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4793  * transition to 0.
4794  */
4795 void
4796 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4797 {
4798         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4799
4800         /*
4801          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4802          * I/O if this was the last bit.
4803          */
4804         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4805                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4806                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4807                 else
4808                         mbp->b_resid = 0;
4809                 biodone(mbio);
4810         }
4811 }
4812
4813 /*
4814  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4815  */
4816 void
4817 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4818 {
4819         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4820
4821         if (error) {
4822                 mbp->b_error = error;
4823                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4824         }
4825 }
4826
4827 /*
4828  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4829  *
4830  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4831  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4832  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4833  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4834  */
4835 void
4836 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size, struct devstat *stats)
4837 {
4838         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4839         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4840
4841         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4842
4843         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4844
4845         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4846         BUF_KERNPROC(bp);
4847         bp->b_vp = vp;
4848         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4849         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4850         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4851         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4852         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4853
4854         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4855         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4856         bp->b_bio1.bio_caller_info2.ptr = stats;
4857 }
4858
4859 /*
4860  * print out statistics from the current status of the buffer pool
4861  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
4862  */
4863 #ifdef DEBUG
4864 void
4865 vfs_bufstats(void)
4866 {
4867         int i, j, count;
4868         struct buf *bp;
4869         struct bqueues *dp;
4870         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
4871         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
4872
4873         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
4874                 count = 0;
4875                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4876                         counts[j] = 0;
4877
4878                 spin_lock(&bufqspin);
4879                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
4880                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
4881                         count++;
4882                 }
4883                 spin_unlock(&bufqspin);
4884
4885                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
4886                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4887                         if (counts[j] != 0)
4888                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
4889                 kprintf("\n");
4890         }
4891 }
4892 #endif
4893
4894 #ifdef DDB
4895
4896 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4897 {
4898         /* get args */
4899         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4900
4901         if (!have_addr) {
4902                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4903                 return;
4904         }
4905
4906         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4907         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
4908         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
4909                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
4910                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
4911                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4912                   bp->b_data,
4913                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4914                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
4915                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
4916         if (bp->b_xio.xio_npages) {
4917                 int i;
4918                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
4919                         bp->b_xio.xio_npages);
4920                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4921                         vm_page_t m;
4922                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4923                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4924                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4925                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
4926                                 db_printf(",");
4927                 }
4928                 db_printf("\n");
4929         }
4930 }
4931 #endif /* DDB */