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