Merge git://git.dragonflybsd.org/dragonfly
[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  */
16
17 /*
18  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
19  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
20  * sure that the performance degradation associated with schemes such
21  * as this is not realized.
22  *
23  * Author:  John S. Dyson
24  * Significant help during the development and debugging phases
25  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
26  *
27  * see man buf(9) for more info.
28  */
29
30 #include <sys/param.h>
31 #include <sys/systm.h>
32 #include <sys/buf.h>
33 #include <sys/conf.h>
34 #include <sys/devicestat.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/dsched.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 static struct spinlock bufqspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufqspin);
92 static struct spinlock bufcspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufcspin);
93
94 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
95
96 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
97
98 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
99 static void vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
100 static void vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
101 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
102 static int flushbufqueues(bufq_type_t q);
103 static vm_page_t bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit);
104
105 static void bd_signal(int totalspace);
106 static void buf_daemon(void);
107 static void buf_daemon_hw(void);
108
109 /*
110  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
111  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
112  * really that bad.  it would be better to split the buffer
113  * for input in the case of buffers partially already in memory,
114  * but the code is intricate enough already.
115  */
116 vm_page_t bogus_page;
117
118 /*
119  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
120  * not need to use compiler magic.
121  */
122 long bufspace;                  /* locked by buffer_map */
123 long maxbufspace;
124 static long bufmallocspace;     /* atomic ops */
125 long maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
126 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
127 static long lorunningspace;
128 static long hirunningspace;
129 static int runningbufreq;               /* locked by bufcspin */
130 static long dirtybufspace;              /* locked by bufcspin */
131 static int dirtybufcount;               /* locked by bufcspin */
132 static long dirtybufspacehw;            /* locked by bufcspin */
133 static int dirtybufcounthw;             /* locked by bufcspin */
134 static long runningbufspace;            /* locked by bufcspin */
135 static int runningbufcount;             /* locked by bufcspin */
136 long lodirtybufspace;
137 long hidirtybufspace;
138 static int getnewbufcalls;
139 static int getnewbufrestarts;
140 static int recoverbufcalls;
141 static int needsbuffer;         /* locked by bufcspin */
142 static int bd_request;          /* locked by bufcspin */
143 static int bd_request_hw;       /* locked by bufcspin */
144 static u_int bd_wake_ary[BD_WAKE_SIZE];
145 static u_int bd_wake_index;
146 static u_int vm_cycle_point = 40; /* 23-36 will migrate more act->inact */
147 static int debug_commit;
148
149 static struct thread *bufdaemon_td;
150 static struct thread *bufdaemonhw_td;
151 static u_int lowmempgallocs;
152 static u_int lowmempgfails;
153
154 /*
155  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
156  */
157 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lodirtybufspace, CTLFLAG_RW, &lodirtybufspace, 0,
158         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
159 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hidirtybufspace, CTLFLAG_RW, &hidirtybufspace, 0,
160         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
161 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
162         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
163 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
164         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
165 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgallocs, CTLFLAG_RW, &lowmempgallocs, 0,
166         "Page allocations done during periods of very low free memory");
167 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgfails, CTLFLAG_RW, &lowmempgfails, 0,
168         "Page allocations which failed during periods of very low free memory");
169 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, vm_cycle_point, CTLFLAG_RW, &vm_cycle_point, 0,
170         "Recycle pages to active or inactive queue transition pt 0-64");
171 /*
172  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
173  */
174 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, nbuf, CTLFLAG_RD, &nbuf, 0,
175         "Total number of buffers in buffer cache");
176 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspace, CTLFLAG_RD, &dirtybufspace, 0,
177         "Pending bytes of dirty buffers (all)");
178 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspacehw, CTLFLAG_RD, &dirtybufspacehw, 0,
179         "Pending bytes of dirty buffers (heavy weight)");
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcount, CTLFLAG_RD, &dirtybufcount, 0,
181         "Pending number of dirty buffers");
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcounthw, CTLFLAG_RD, &dirtybufcounthw, 0,
183         "Pending number of dirty buffers (heavy weight)");
184 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
185         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
186 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufcount, CTLFLAG_RD, &runningbufcount, 0,
187         "I/O buffers currently in progress due to asynchronous writes");
188 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
189         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
190 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
191         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
192 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
193         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
194 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
195         "Amount of memory available for buffers");
196 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
197         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
198 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
199         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
201         "New buffer header acquisition requests");
202 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
203         0, "New buffer header acquisition restarts");
204 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recoverbufcalls, CTLFLAG_RD, &recoverbufcalls, 0,
205         "Recover VM space in an emergency");
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
207         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
208 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
209         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
210 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
211         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_commit, CTLFLAG_RW, &debug_commit, 0, "");
213 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
214         "sizeof(struct buf)");
215
216 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
217
218 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
219 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED02   0x02
220 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED04   0x04
221 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
222
223 /*
224  * bufspacewakeup:
225  *
226  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
227  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
228  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
229  *      bp's get placed back in the queues.
230  */
231 static __inline void
232 bufspacewakeup(void)
233 {
234         /*
235          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
236          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
237          * process will be able to now.
238          */
239         spin_lock(&bufcspin);
240         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
241                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
242                 spin_unlock(&bufcspin);
243                 wakeup(&needsbuffer);
244         } else {
245                 spin_unlock(&bufcspin);
246         }
247 }
248
249 /*
250  * runningbufwakeup:
251  *
252  *      Accounting for I/O in progress.
253  *
254  */
255 static __inline void
256 runningbufwakeup(struct buf *bp)
257 {
258         long totalspace;
259         long limit;
260
261         if ((totalspace = bp->b_runningbufspace) != 0) {
262                 spin_lock(&bufcspin);
263                 runningbufspace -= totalspace;
264                 --runningbufcount;
265                 bp->b_runningbufspace = 0;
266
267                 /*
268                  * see waitrunningbufspace() for limit test.
269                  */
270                 limit = hirunningspace * 3 / 6;
271                 if (runningbufreq && runningbufspace <= limit) {
272                         runningbufreq = 0;
273                         spin_unlock(&bufcspin);
274                         wakeup(&runningbufreq);
275                 } else {
276                         spin_unlock(&bufcspin);
277                 }
278                 bd_signal(totalspace);
279         }
280 }
281
282 /*
283  * bufcountwakeup:
284  *
285  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
286  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
287  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
288  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
289  *
290  * MPSAFE
291  */
292 static __inline void
293 bufcountwakeup(void) 
294 {
295         spin_lock(&bufcspin);
296         if (needsbuffer) {
297                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
298                 spin_unlock(&bufcspin);
299                 wakeup(&needsbuffer);
300         } else {
301                 spin_unlock(&bufcspin);
302         }
303 }
304
305 /*
306  * waitrunningbufspace()
307  *
308  * If runningbufspace exceeds 4/6 hirunningspace we block until
309  * runningbufspace drops to 3/6 hirunningspace.  We also block if another
310  * thread blocked here in order to be fair, even if runningbufspace
311  * is now lower than the limit.
312  *
313  * The caller may be using this function to block in a tight loop, we
314  * must block while runningbufspace is greater than at least
315  * hirunningspace * 3 / 6.
316  */
317 void
318 waitrunningbufspace(void)
319 {
320         long limit = hirunningspace * 4 / 6;
321
322         if (runningbufspace > limit || runningbufreq) {
323                 spin_lock(&bufcspin);
324                 while (runningbufspace > limit || runningbufreq) {
325                         runningbufreq = 1;
326                         ssleep(&runningbufreq, &bufcspin, 0, "wdrn1", 0);
327                 }
328                 spin_unlock(&bufcspin);
329         }
330 }
331
332 /*
333  * buf_dirty_count_severe:
334  *
335  *      Return true if we have too many dirty buffers.
336  */
337 int
338 buf_dirty_count_severe(void)
339 {
340         return (runningbufspace + dirtybufspace >= hidirtybufspace ||
341                 dirtybufcount >= nbuf / 2);
342 }
343
344 /*
345  * Return true if the amount of running I/O is severe and BIOQ should
346  * start bursting.
347  */
348 int
349 buf_runningbufspace_severe(void)
350 {
351         return (runningbufspace >= hirunningspace * 4 / 6);
352 }
353
354 /*
355  * vfs_buf_test_cache:
356  *
357  * Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
358  * bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
359  * valid data.
360  *
361  * NOTE! Dirty VM pages are not processed into dirty (B_DELWRI) buffer
362  * cache buffers.  The VM pages remain dirty, as someone had mmap()'d
363  * them while a clean buffer was present.
364  */
365 static __inline__
366 void
367 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
368                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
369                   vm_page_t m)
370 {
371         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
372                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
373                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
374                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
375         }
376 }
377
378 /*
379  * bd_speedup()
380  *
381  * Spank the buf_daemon[_hw] if the total dirty buffer space exceeds the
382  * low water mark.
383  *
384  * MPSAFE
385  */
386 static __inline__
387 void
388 bd_speedup(void)
389 {
390         if (dirtybufspace < lodirtybufspace && dirtybufcount < nbuf / 2)
391                 return;
392
393         if (bd_request == 0 &&
394             (dirtybufspace - dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
395              dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
396                 spin_lock(&bufcspin);
397                 bd_request = 1;
398                 spin_unlock(&bufcspin);
399                 wakeup(&bd_request);
400         }
401         if (bd_request_hw == 0 &&
402             (dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
403              dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
404                 spin_lock(&bufcspin);
405                 bd_request_hw = 1;
406                 spin_unlock(&bufcspin);
407                 wakeup(&bd_request_hw);
408         }
409 }
410
411 /*
412  * bd_heatup()
413  *
414  *      Get the buf_daemon heated up when the number of running and dirty
415  *      buffers exceeds the mid-point.
416  *
417  *      Return the total number of dirty bytes past the second mid point
418  *      as a measure of how much excess dirty data there is in the system.
419  *
420  * MPSAFE
421  */
422 int
423 bd_heatup(void)
424 {
425         long mid1;
426         long mid2;
427         long totalspace;
428
429         mid1 = lodirtybufspace + (hidirtybufspace - lodirtybufspace) / 2;
430
431         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
432         if (totalspace >= mid1 || dirtybufcount >= nbuf / 2) {
433                 bd_speedup();
434                 mid2 = mid1 + (hidirtybufspace - mid1) / 2;
435                 if (totalspace >= mid2)
436                         return(totalspace - mid2);
437         }
438         return(0);
439 }
440
441 /*
442  * bd_wait()
443  *
444  *      Wait for the buffer cache to flush (totalspace) bytes worth of
445  *      buffers, then return.
446  *
447  *      Regardless this function blocks while the number of dirty buffers
448  *      exceeds hidirtybufspace.
449  *
450  * MPSAFE
451  */
452 void
453 bd_wait(int totalspace)
454 {
455         u_int i;
456         int count;
457
458         if (curthread == bufdaemonhw_td || curthread == bufdaemon_td)
459                 return;
460
461         while (totalspace > 0) {
462                 bd_heatup();
463                 if (totalspace > runningbufspace + dirtybufspace)
464                         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
465                 count = totalspace / BKVASIZE;
466                 if (count >= BD_WAKE_SIZE)
467                         count = BD_WAKE_SIZE - 1;
468
469                 spin_lock(&bufcspin);
470                 i = (bd_wake_index + count) & BD_WAKE_MASK;
471                 ++bd_wake_ary[i];
472
473                 /*
474                  * This is not a strict interlock, so we play a bit loose
475                  * with locking access to dirtybufspace*
476                  */
477                 tsleep_interlock(&bd_wake_ary[i], 0);
478                 spin_unlock(&bufcspin);
479                 tsleep(&bd_wake_ary[i], PINTERLOCKED, "flstik", hz);
480
481                 totalspace = runningbufspace + dirtybufspace - hidirtybufspace;
482         }
483 }
484
485 /*
486  * bd_signal()
487  * 
488  *      This function is called whenever runningbufspace or dirtybufspace
489  *      is reduced.  Track threads waiting for run+dirty buffer I/O
490  *      complete.
491  *
492  * MPSAFE
493  */
494 static void
495 bd_signal(int totalspace)
496 {
497         u_int i;
498
499         if (totalspace > 0) {
500                 if (totalspace > BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE)
501                         totalspace = BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE;
502                 spin_lock(&bufcspin);
503                 while (totalspace > 0) {
504                         i = bd_wake_index++;
505                         i &= BD_WAKE_MASK;
506                         if (bd_wake_ary[i]) {
507                                 bd_wake_ary[i] = 0;
508                                 spin_unlock(&bufcspin);
509                                 wakeup(&bd_wake_ary[i]);
510                                 spin_lock(&bufcspin);
511                         }
512                         totalspace -= BKVASIZE;
513                 }
514                 spin_unlock(&bufcspin);
515         }
516 }
517
518 /*
519  * BIO tracking support routines.
520  *
521  * Release a ref on a bio_track.  Wakeup requests are atomically released
522  * along with the last reference so bk_active will never wind up set to
523  * only 0x80000000.
524  *
525  * MPSAFE
526  */
527 static
528 void
529 bio_track_rel(struct bio_track *track)
530 {
531         int     active;
532         int     desired;
533
534         /*
535          * Shortcut
536          */
537         active = track->bk_active;
538         if (active == 1 && atomic_cmpset_int(&track->bk_active, 1, 0))
539                 return;
540
541         /*
542          * Full-on.  Note that the wait flag is only atomically released on
543          * the 1->0 count transition.
544          *
545          * We check for a negative count transition using bit 30 since bit 31
546          * has a different meaning.
547          */
548         for (;;) {
549                 desired = (active & 0x7FFFFFFF) - 1;
550                 if (desired)
551                         desired |= active & 0x80000000;
552                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
553                         if (desired & 0x40000000)
554                                 panic("bio_track_rel: bad count: %p\n", track);
555                         if (active & 0x80000000)
556                                 wakeup(track);
557                         break;
558                 }
559                 active = track->bk_active;
560         }
561 }
562
563 /*
564  * Wait for the tracking count to reach 0.
565  *
566  * Use atomic ops such that the wait flag is only set atomically when
567  * bk_active is non-zero.
568  *
569  * MPSAFE
570  */
571 int
572 bio_track_wait(struct bio_track *track, int slp_flags, int slp_timo)
573 {
574         int     active;
575         int     desired;
576         int     error;
577
578         /*
579          * Shortcut
580          */
581         if (track->bk_active == 0)
582                 return(0);
583
584         /*
585          * Full-on.  Note that the wait flag may only be atomically set if
586          * the active count is non-zero.
587          *
588          * NOTE: We cannot optimize active == desired since a wakeup could
589          *       clear active prior to our tsleep_interlock().
590          */
591         error = 0;
592         while ((active = track->bk_active) != 0) {
593                 cpu_ccfence();
594                 desired = active | 0x80000000;
595                 tsleep_interlock(track, slp_flags);
596                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
597                         error = tsleep(track, slp_flags | PINTERLOCKED,
598                                        "trwait", slp_timo);
599                         if (error)
600                                 break;
601                 }
602         }
603         return (error);
604 }
605
606 /*
607  * bufinit:
608  *
609  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
610  *      dependant initialization code. 
611  */
612 void
613 bufinit(void)
614 {
615         struct buf *bp;
616         vm_offset_t bogus_offset;
617         int i;
618
619         /* next, make a null set of free lists */
620         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
621                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
622
623         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
624         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
625                 bp = &buf[i];
626                 bzero(bp, sizeof *bp);
627                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
628                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
629                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
630                 initbufbio(bp);
631                 xio_init(&bp->b_xio);
632                 buf_dep_init(bp);
633                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
634         }
635
636         /*
637          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
638          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
639          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
640          * used by most other processes.  The differential is required to 
641          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
642          * be blocked waiting for buffer space.
643          *
644          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
645          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
646          * by the system.
647          */
648         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
649         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
650         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
651
652         lorunningspace = 512 * 1024;
653         /* hirunningspace -- see below */
654
655         /*
656          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently
657          * into the kernel space.  Even though this is accounted for in
658          * the buffer allocation, we don't want the malloced region to grow
659          * uncontrolled.  The malloc scheme improves memory utilization
660          * significantly on average (small) directories.
661          */
662         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
663
664         /*
665          * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
666          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
667          *
668          * We don't want too much actually queued to the device at once
669          * (XXX this needs to be per-mount!), because the buffers will
670          * wind up locked for a very long period of time while the I/O
671          * drains.
672          */
673         hidirtybufspace = hibufspace / 2;       /* dirty + running */
674         hirunningspace = hibufspace / 16;       /* locked & queued to device */
675         if (hirunningspace < 1024 * 1024)
676                 hirunningspace = 1024 * 1024;
677
678         dirtybufspace = 0;
679         dirtybufspacehw = 0;
680
681         lodirtybufspace = hidirtybufspace / 2;
682
683         /*
684          * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
685          * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
686          * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
687          * from buf_daemon.
688          */
689
690         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
691         vm_object_hold(&kernel_object);
692         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
693                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
694                                    VM_ALLOC_NORMAL);
695         vm_object_drop(&kernel_object);
696         vmstats.v_wire_count++;
697
698 }
699
700 /*
701  * Initialize the embedded bio structures, typically used by
702  * deprecated code which tries to allocate its own struct bufs.
703  */
704 void
705 initbufbio(struct buf *bp)
706 {
707         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
708         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
709         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
710         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
711         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
712         bp->b_bio1.bio_flags = 0;
713
714         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
715         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
716         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
717         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
718         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
719         bp->b_bio2.bio_flags = 0;
720
721         BUF_LOCKINIT(bp);
722 }
723
724 /*
725  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
726  * translation cache layers.
727  */
728 void
729 reinitbufbio(struct buf *bp)
730 {
731         struct bio *bio;
732
733         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
734                 bio->bio_done = NULL;
735                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
736         }
737 }
738
739 /*
740  * Undo the effects of an initbufbio().
741  */
742 void
743 uninitbufbio(struct buf *bp)
744 {
745         dsched_exit_buf(bp);
746         BUF_LOCKFREE(bp);
747 }
748
749 /*
750  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
751  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
752  */
753 struct bio *
754 push_bio(struct bio *bio)
755 {
756         struct bio *nbio;
757
758         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
759                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
760                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
761                         panic("push_bio: too many layers bp %p\n",
762                                 bio->bio_buf);
763                 }
764                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
765                 bio->bio_next = nbio;
766                 nbio->bio_prev = bio;
767                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
768                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
769                 nbio->bio_done = NULL;
770                 nbio->bio_next = NULL;
771         }
772         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
773         return(nbio);
774 }
775
776 /*
777  * Pop a BIO translation layer, returning the previous layer.  The
778  * must have been previously pushed.
779  */
780 struct bio *
781 pop_bio(struct bio *bio)
782 {
783         return(bio->bio_prev);
784 }
785
786 void
787 clearbiocache(struct bio *bio)
788 {
789         while (bio) {
790                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
791                 bio = bio->bio_next;
792         }
793 }
794
795 /*
796  * bfreekva:
797  *
798  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
799  *
800  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
801  *      buffer_map.
802  *
803  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
804  *
805  * MPALMOSTSAFE
806  */
807 static void
808 bfreekva(struct buf *bp)
809 {
810         int count;
811
812         if (bp->b_kvasize) {
813                 ++buffreekvacnt;
814                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
815                 vm_map_lock(&buffer_map);
816                 bufspace -= bp->b_kvasize;
817                 vm_map_delete(&buffer_map,
818                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
819                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
820                     &count
821                 );
822                 vm_map_unlock(&buffer_map);
823                 vm_map_entry_release(count);
824                 bp->b_kvasize = 0;
825                 bp->b_kvabase = NULL;
826                 bufspacewakeup();
827         }
828 }
829
830 /*
831  * bremfree:
832  *
833  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
834  */
835 static __inline void
836 _bremfree(struct buf *bp)
837 {
838         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
839                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1, 
840                                 ("bremfree: bp %p not locked",bp));
841                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
842                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
843         } else {
844                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
845                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
846         }
847 }
848
849 void
850 bremfree(struct buf *bp)
851 {
852         spin_lock(&bufqspin);
853         _bremfree(bp);
854         spin_unlock(&bufqspin);
855 }
856
857 static void
858 bremfree_locked(struct buf *bp)
859 {
860         _bremfree(bp);
861 }
862
863 /*
864  * This version of bread issues any required I/O asyncnronously and
865  * makes a callback on completion.
866  *
867  * The callback must check whether BIO_DONE is set in the bio and issue
868  * the bpdone(bp, 0) if it isn't.  The callback is responsible for clearing
869  * BIO_DONE and disposing of the I/O (bqrelse()ing it).
870  */
871 void
872 breadcb(struct vnode *vp, off_t loffset, int size,
873         void (*func)(struct bio *), void *arg)
874 {
875         struct buf *bp;
876
877         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
878
879         /* if not found in cache, do some I/O */
880         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
881                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
882                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
883                 bp->b_bio1.bio_done = func;
884                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
885                 vfs_busy_pages(vp, bp);
886                 BUF_KERNPROC(bp);
887                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
888         } else if (func) {
889                 /*
890                  * Since we are issuing the callback synchronously it cannot
891                  * race the BIO_DONE, so no need for atomic ops here.
892                  */
893                 /*bp->b_bio1.bio_done = func;*/
894                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
895                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_DONE;
896                 func(&bp->b_bio1);
897         } else {
898                 bqrelse(bp);
899         }
900 }
901
902 /*
903  * breadnx() - Terminal function for bread() and breadn().
904  *
905  * This function will start asynchronous I/O on read-ahead blocks as well
906  * as satisfy the primary request.
907  *
908  * We must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE is
909  * set, the buffer is valid and we do not have to do anything.
910  */
911 int
912 breadnx(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
913         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
914 {
915         struct buf *bp, *rabp;
916         int i;
917         int rv = 0, readwait = 0;
918
919         if (*bpp)
920                 bp = *bpp;
921         else
922                 *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
923
924         /* if not found in cache, do some I/O */
925         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
926                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
927                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
928                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
929                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
930                 vfs_busy_pages(vp, bp);
931                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
932                 ++readwait;
933         }
934
935         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
936                 if (inmem(vp, *raoffset))
937                         continue;
938                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
939
940                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
941                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
942                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
943                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
944                         BUF_KERNPROC(rabp);
945                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
946                 } else {
947                         brelse(rabp);
948                 }
949         }
950         if (readwait)
951                 rv = biowait(&bp->b_bio1, "biord");
952         return (rv);
953 }
954
955 /*
956  * bwrite:
957  *
958  *      Synchronous write, waits for completion.
959  *
960  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
961  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
962  *      is invalid.
963  *
964  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
965  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
966  *      now so we set it generally.  This could be set either here 
967  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
968  *      here.
969  */
970 int
971 bwrite(struct buf *bp)
972 {
973         int error;
974
975         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
976                 brelse(bp);
977                 return (0);
978         }
979         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
980                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
981
982         /* Mark the buffer clean */
983         bundirty(bp);
984
985         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
986         bp->b_flags |= B_CACHE;
987         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
988         bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
989         bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
990         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
991
992         /*
993          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
994          * valid for vnode-backed buffers.
995          */
996         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
997         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
998         error = biowait(&bp->b_bio1, "biows");
999         brelse(bp);
1000
1001         return (error);
1002 }
1003
1004 /*
1005  * bawrite:
1006  *
1007  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1008  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1009  *
1010  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
1011  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1012  */
1013 void
1014 bawrite(struct buf *bp)
1015 {
1016         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1017                 brelse(bp);
1018                 return;
1019         }
1020         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1021                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1022
1023         /* Mark the buffer clean */
1024         bundirty(bp);
1025
1026         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1027         bp->b_flags |= B_CACHE;
1028         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1029         KKASSERT(bp->b_bio1.bio_done == NULL);
1030         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1031
1032         /*
1033          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1034          * valid for vnode-backed buffers.
1035          */
1036         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1037         BUF_KERNPROC(bp);
1038         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1039 }
1040
1041 /*
1042  * bowrite:
1043  *
1044  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
1045  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
1046  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
1047  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
1048  */
1049 int
1050 bowrite(struct buf *bp)
1051 {
1052         bp->b_flags |= B_ORDERED;
1053         bawrite(bp);
1054         return (0);
1055 }
1056
1057 /*
1058  * bdwrite:
1059  *
1060  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1061  *      anything if the buffer is marked invalid.
1062  *
1063  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1064  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1065  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1066  *      out synchronously.
1067  */
1068 void
1069 bdwrite(struct buf *bp)
1070 {
1071         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1072                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
1073
1074         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1075                 brelse(bp);
1076                 return;
1077         }
1078         bdirty(bp);
1079
1080         if (dsched_is_clear_buf_priv(bp))
1081                 dsched_new_buf(bp);
1082
1083         /*
1084          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1085          * true even of NFS now.
1086          */
1087         bp->b_flags |= B_CACHE;
1088
1089         /*
1090          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1091          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1092          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1093          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1094          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1095          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1096          * the bmap then...  So, this is important to do.
1097          */
1098         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
1099                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, &bp->b_bio2.bio_offset,
1100                          NULL, NULL, BUF_CMD_WRITE);
1101         }
1102
1103         /*
1104          * Because the underlying pages may still be mapped and
1105          * writable trying to set the dirty buffer (b_dirtyoff/end)
1106          * range here will be inaccurate.
1107          *
1108          * However, we must still clean the pages to satisfy the
1109          * vnode_pager and pageout daemon, so theythink the pages
1110          * have been "cleaned".  What has really occured is that
1111          * they've been earmarked for later writing by the buffer
1112          * cache.
1113          *
1114          * So we get the b_dirtyoff/end update but will not actually
1115          * depend on it (NFS that is) until the pages are busied for
1116          * writing later on.
1117          */
1118         vfs_clean_pages(bp);
1119         bqrelse(bp);
1120
1121         /*
1122          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1123          * due to the softdep code.
1124          */
1125 }
1126
1127 /*
1128  * Fake write - return pages to VM system as dirty, leave the buffer clean.
1129  * This is used by tmpfs.
1130  *
1131  * It is important for any VFS using this routine to NOT use it for
1132  * IO_SYNC or IO_ASYNC operations which occur when the system really
1133  * wants to flush VM pages to backing store.
1134  */
1135 void
1136 buwrite(struct buf *bp)
1137 {
1138         vm_page_t m;
1139         int i;
1140
1141         /*
1142          * Only works for VMIO buffers.  If the buffer is already
1143          * marked for delayed-write we can't avoid the bdwrite().
1144          */
1145         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || (bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1146                 bdwrite(bp);
1147                 return;
1148         }
1149
1150         /*
1151          * Set valid & dirty.
1152          */
1153         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1154                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1155                 vfs_dirty_one_page(bp, i, m);
1156         }
1157         bqrelse(bp);
1158 }
1159
1160 /*
1161  * bdirty:
1162  *
1163  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
1164  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
1165  *
1166  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
1167  *      dirty/clean lists. 
1168  *
1169  *      Must be called from a critical section.
1170  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
1171  */
1172 void
1173 bdirty(struct buf *bp)
1174 {
1175         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE, ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1176         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
1177                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
1178                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
1179         }
1180         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1181                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
1182         }
1183         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1184
1185         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1186                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1187                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
1188                 reassignbuf(bp);
1189                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1190
1191                 spin_lock(&bufcspin);
1192                 ++dirtybufcount;
1193                 dirtybufspace += bp->b_bufsize;
1194                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1195                         ++dirtybufcounthw;
1196                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1197                 }
1198                 spin_unlock(&bufcspin);
1199
1200                 bd_heatup();
1201         }
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Set B_HEAVY, indicating that this is a heavy-weight buffer that
1206  * needs to be flushed with a different buf_daemon thread to avoid
1207  * deadlocks.  B_HEAVY also imposes restrictions in getnewbuf().
1208  */
1209 void
1210 bheavy(struct buf *bp)
1211 {
1212         if ((bp->b_flags & B_HEAVY) == 0) {
1213                 bp->b_flags |= B_HEAVY;
1214                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1215                         spin_lock(&bufcspin);
1216                         ++dirtybufcounthw;
1217                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1218                         spin_unlock(&bufcspin);
1219                 }
1220         }
1221 }
1222
1223 /*
1224  * bundirty:
1225  *
1226  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1227  *
1228  *      Must be called from a critical section.
1229  *
1230  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in 
1231  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
1232  *      a different queue.
1233  *
1234  * MPSAFE
1235  */
1236 void
1237 bundirty(struct buf *bp)
1238 {
1239         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1240                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1241                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1242                 reassignbuf(bp);
1243                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1244
1245                 spin_lock(&bufcspin);
1246                 --dirtybufcount;
1247                 dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1248                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1249                         --dirtybufcounthw;
1250                         dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1251                 }
1252                 spin_unlock(&bufcspin);
1253
1254                 bd_signal(bp->b_bufsize);
1255         }
1256         /*
1257          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1258          */
1259         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Set the b_runningbufspace field, used to track how much I/O is
1264  * in progress at any given moment.
1265  */
1266 void
1267 bsetrunningbufspace(struct buf *bp, int bytes)
1268 {
1269         bp->b_runningbufspace = bytes;
1270         if (bytes) {
1271                 spin_lock(&bufcspin);
1272                 runningbufspace += bytes;
1273                 ++runningbufcount;
1274                 spin_unlock(&bufcspin);
1275         }
1276 }
1277
1278 /*
1279  * brelse:
1280  *
1281  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1282  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1283  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1284  *
1285  * MPALMOSTSAFE
1286  */
1287 void
1288 brelse(struct buf *bp)
1289 {
1290 #ifdef INVARIANTS
1291         int saved_flags = bp->b_flags;
1292 #endif
1293
1294         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1295
1296         /*
1297          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
1298          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
1299          *
1300          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
1301          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
1302          * wants to destroy the buffer and backing store after a write 
1303          * completes.
1304          */
1305         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
1306                 bundirty(bp);
1307         }
1308
1309         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
1310                 /*
1311                  * A re-dirtied buffer is only subject to destruction
1312                  * by B_INVAL.  B_ERROR and B_NOCACHE are ignored.
1313                  */
1314                 /* leave buffer intact */
1315         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1316                    (bp->b_bufsize <= 0)) {
1317                 /*
1318                  * Either a failed read or we were asked to free or not
1319                  * cache the buffer.  This path is reached with B_DELWRI
1320                  * set only if B_INVAL is already set.  B_NOCACHE governs
1321                  * backing store destruction.
1322                  *
1323                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED in buf_deallocate if the
1324                  * buffer cannot be immediately freed.
1325                  */
1326                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1327                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1328                         buf_deallocate(bp);
1329                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1330                         spin_lock(&bufcspin);
1331                         --dirtybufcount;
1332                         dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1333                         if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1334                                 --dirtybufcounthw;
1335                                 dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1336                         }
1337                         spin_unlock(&bufcspin);
1338
1339                         bd_signal(bp->b_bufsize);
1340                 }
1341                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1342         }
1343
1344         /*
1345          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI or B_LOCKED is set,
1346          * or if b_refs is non-zero.
1347          *
1348          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1349          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1350          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1351          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1352          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1353          *
1354          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1355          * originator asking us to release it), give the originator a
1356          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1357          * 
1358          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1359          * if B_DELWRI is set.
1360          *
1361          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1362          * on pages to return pages to the VM page queues.
1363          */
1364         if ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) || bp->b_refs) {
1365                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1366         } else if (vm_page_count_severe()) {
1367                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1368                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1369                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1370                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1371                 else
1372                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1373         }
1374
1375         /*
1376          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1377          * biodone().
1378          *
1379          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1380          * or B_RELBUF flags.
1381          */
1382         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1383         dsched_exit_buf(bp);
1384
1385         /*
1386          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1387          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1388          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1389          *
1390          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1391          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1392          * B_INVAL may still be set, however.
1393          *
1394          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1395          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1396          * store.
1397          *
1398          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1399          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1400          * is left intact.
1401          */
1402         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1403                 /*
1404                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1405                  */
1406                 int i, j, resid;
1407                 vm_page_t m;
1408                 off_t foff;
1409                 vm_pindex_t poff;
1410                 vm_object_t obj;
1411                 struct vnode *vp;
1412
1413                 vp = bp->b_vp;
1414
1415                 /*
1416                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1417                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1418                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1419                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1420                  *
1421                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1422                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1423                  * m->dirty, etc...). 
1424                  *
1425                  * See man buf(9) for more information
1426                  */
1427
1428                 resid = bp->b_bufsize;
1429                 foff = bp->b_loffset;
1430
1431                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1432                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1433                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1434                         /*
1435                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1436                          * now.  Note that we left these pages wired
1437                          * when we removed them so they had better exist,
1438                          * and they cannot be ripped out from under us so
1439                          * no critical section protection is necessary.
1440                          */
1441                         if (m == bogus_page) {
1442                                 obj = vp->v_object;
1443                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1444
1445                                 vm_object_hold(obj);
1446                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1447                                         vm_page_t mtmp;
1448
1449                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1450                                         if (mtmp == bogus_page) {
1451                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1452                                                 if (!mtmp) {
1453                                                         panic("brelse: page missing");
1454                                                 }
1455                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1456                                         }
1457                                 }
1458                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1459                                 vm_object_drop(obj);
1460
1461                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1462                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1463                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1464                                 }
1465                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1466                         }
1467
1468                         /*
1469                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1470                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1471                          * we impose a requirement that the block size be
1472                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1473                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1474                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1475                          * especially when tracking piecemeal writes and
1476                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1477                          * in only partial page validation and invalidation
1478                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1479                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1480                          * here we would end up with weird m->valid values
1481                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1482                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1483                          * instead of just some of them.
1484                          *
1485                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1486                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1487                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1488                          * granular mess that exists to support odd block 
1489                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1490                          * A complete rewrite is required.
1491                          *
1492                          * XXX
1493                          */
1494                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1495                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1496                                 int presid;
1497
1498                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1499                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1500                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1501                                         ; /* entire page */
1502                                 } else if (presid > resid) {
1503                                         presid = resid;
1504                                 }
1505                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1506                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1507
1508                                 /*
1509                                  * Also make sure any swap cache is removed
1510                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1511                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1512                                  * aliasing).
1513                                  */
1514                                 swap_pager_unswapped(m);
1515                         }
1516                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1517                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1518                 }
1519                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1520                         vfs_vmio_release(bp);
1521         } else {
1522                 /*
1523                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1524                  */
1525                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1526                         if (bp->b_bufsize)
1527                                 allocbuf(bp, 0);
1528                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1529                         if (bp->b_vp)
1530                                 brelvp(bp);
1531                 }
1532         }
1533                         
1534         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1535                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1536         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1537                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1538                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1539                 panic("brelse: multiple refs");
1540                 /* NOT REACHED */
1541                 return;
1542         }
1543
1544         /*
1545          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1546          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1547          * disassociated from their vnode.
1548          */
1549         spin_lock(&bufqspin);
1550         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1551                 /*
1552                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1553                  * immediately, regardless of their state.
1554                  */
1555                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1556                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1557         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1558                 /*
1559                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1560                  * of brelse() such buffers should probably already be
1561                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1562                  */
1563                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1564                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1565                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1566                 if (bp->b_kvasize) {
1567                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1568                 } else {
1569                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1570                 }
1571                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1572         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1573                 /*
1574                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1575                  * already be disassociated from their vnode.
1576                  */
1577                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1578                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1579                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1580                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1581                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1582         } else {
1583                 /*
1584                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1585                  * their vnode.
1586                  */
1587                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1588                 case B_DELWRI:
1589                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1590                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1591                     break;
1592                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1593                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1594                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY_HW], bp,
1595                                       b_freelist);
1596                     break;
1597                 default:
1598                     /*
1599                      * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1600                      * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1601                      * through the queue twice.
1602                      */
1603                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1604                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1605                     break;
1606                 }
1607         }
1608         spin_unlock(&bufqspin);
1609
1610         /*
1611          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1612          * on the correct queue.
1613          */
1614         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1615                 bundirty(bp);
1616
1617         /*
1618          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1619          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1620          *
1621          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1622          * if B_INVAL is set ).
1623          */
1624         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1625                 bufcountwakeup();
1626
1627         /*
1628          * Something we can maybe free or reuse
1629          */
1630         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1631                 bufspacewakeup();
1632
1633         /*
1634          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1635          */
1636         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1637         BUF_UNLOCK(bp);
1638 }
1639
1640 /*
1641  * bqrelse:
1642  *
1643  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1644  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1645  *
1646  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1647  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1648  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1649  *      again soon.
1650  *
1651  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1652  *
1653  * MPSAFE
1654  */
1655 void
1656 bqrelse(struct buf *bp)
1657 {
1658         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1659
1660         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1661                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1662         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1663                 /* do not release to free list */
1664                 panic("bqrelse: multiple refs");
1665                 return;
1666         }
1667
1668         buf_act_advance(bp);
1669
1670         spin_lock(&bufqspin);
1671         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1672                 /*
1673                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1674                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1675                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1676                  * will be released to the locked queue.
1677                  */
1678                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1679                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1680         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1681                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1682                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1683                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1684         } else if (vm_page_count_severe()) {
1685                 /*
1686                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1687                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1688                  * backing store) *now*.
1689                  */
1690                 spin_unlock(&bufqspin);
1691                 brelse(bp);
1692                 return;
1693         } else {
1694                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1695                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1696         }
1697         spin_unlock(&bufqspin);
1698
1699         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1700             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1701                 bufcountwakeup();
1702         }
1703
1704         /*
1705          * Something we can maybe free or reuse.
1706          */
1707         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1708                 bufspacewakeup();
1709
1710         /*
1711          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1712          * buffer is actively locked.
1713          */
1714         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1715         dsched_exit_buf(bp);
1716         BUF_UNLOCK(bp);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Hold a buffer, preventing it from being reused.  This will prevent
1721  * normal B_RELBUF operations on the buffer but will not prevent B_INVAL
1722  * operations.  If a B_INVAL operation occurs the buffer will remain held
1723  * but the underlying pages may get ripped out.
1724  *
1725  * These functions are typically used in VOP_READ/VOP_WRITE functions
1726  * to hold a buffer during a copyin or copyout, preventing deadlocks
1727  * or recursive lock panics when read()/write() is used over mmap()'d
1728  * space.
1729  *
1730  * NOTE: bqhold() requires that the buffer be locked at the time of the
1731  *       hold.  bqdrop() has no requirements other than the buffer having
1732  *       previously been held.
1733  */
1734 void
1735 bqhold(struct buf *bp)
1736 {
1737         atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
1738 }
1739
1740 void
1741 bqdrop(struct buf *bp)
1742 {
1743         KKASSERT(bp->b_refs > 0);
1744         atomic_add_int(&bp->b_refs, -1);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * vfs_vmio_release:
1749  *
1750  *      Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system
1751  *      if possible.  The pages are freed if they are no longer valid or
1752  *      attempt to free if it was used for direct I/O otherwise they are
1753  *      sent to the page cache.
1754  *
1755  *      Pages that were marked busy are left alone and skipped.
1756  *
1757  *      The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1758  *      this function.
1759  */
1760 static void
1761 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1762 {
1763         int i;
1764         vm_page_t m;
1765
1766         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1767                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1768                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1769
1770                 vm_page_busy_wait(m, FALSE, "vmiopg");
1771
1772                 /*
1773                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1774                  * even if it is backed by a block device.
1775                  */
1776                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1777                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1778
1779                 /*
1780                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1781                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1782                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1783                  * bp tracks the act_count.
1784                  *
1785                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1786                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1787                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1788                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1789                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1790                  */
1791                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1792                         vm_page_unwire(m, 0);
1793                 else
1794                         vm_page_unwire(m, 1);
1795
1796                 /*
1797                  * We don't mess with busy pages, it is the responsibility
1798                  * of the process that busied the pages to deal with them.
1799                  *
1800                  * However, the caller may have marked the page invalid and
1801                  * we must still make sure the page is no longer mapped.
1802                  */
1803                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0)) {
1804                         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1805                         vm_page_wakeup(m);
1806                         continue;
1807                 }
1808                         
1809                 if (m->wire_count == 0) {
1810                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1811                         /*
1812                          * Might as well free the page if we can and it has
1813                          * no valid data.  We also free the page if the
1814                          * buffer was used for direct I/O.
1815                          */
1816 #if 0
1817                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1818                                         m->hold_count == 0) {
1819                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1820                                 vm_page_free(m);
1821                         } else
1822 #endif
1823                         /*
1824                          * Cache the page if we are really low on free
1825                          * pages.
1826                          *
1827                          * Also bypass the active and inactive queues
1828                          * if B_NOTMETA is set.  This flag is set by HAMMER
1829                          * on a regular file buffer when double buffering
1830                          * is enabled or on a block device buffer representing
1831                          * file data when double buffering is not enabled.
1832                          * The flag prevents two copies of the same data from
1833                          * being cached for long periods of time.
1834                          */
1835                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1836                                 vm_page_wakeup(m);
1837                                 vm_page_try_to_free(m);
1838                         } else if ((bp->b_flags & B_NOTMETA) ||
1839                                    vm_page_count_severe()) {
1840                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1841                                 vm_page_wakeup(m);
1842                                 vm_page_try_to_cache(m);
1843                         } else {
1844                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1845                                 vm_page_wakeup(m);
1846                         }
1847                 } else {
1848                         vm_page_wakeup(m);
1849                 }
1850         }
1851
1852         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1853                      bp->b_xio.xio_npages);
1854         if (bp->b_bufsize) {
1855                 bufspacewakeup();
1856                 bp->b_bufsize = 0;
1857         }
1858         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1859         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1860         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1861         if (bp->b_vp)
1862                 brelvp(bp);
1863 }
1864
1865 /*
1866  * vfs_bio_awrite:
1867  *
1868  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1869  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1870  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1871  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1872  *
1873  *      The buffer is locked on call.
1874  */
1875 int
1876 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1877 {
1878         int i;
1879         int j;
1880         off_t loffset = bp->b_loffset;
1881         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1882         int nbytes;
1883         struct buf *bpa;
1884         int nwritten;
1885         int size;
1886
1887         /*
1888          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1889          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1890          * rather then at the beginning.
1891          *
1892          * NOTE: b_bio1 contains the logical loffset and is aliased
1893          * to b_loffset.  b_bio2 contains the translated block number.
1894          */
1895         if ((vp->v_type == VREG) && 
1896             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1897             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1898
1899                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1900
1901                 for (i = size; i < MAXPHYS; i += size) {
1902                         if ((bpa = findblk(vp, loffset + i, FINDBLK_TEST)) &&
1903                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1904                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1905                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1906                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1907                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1908                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1909                                      bp->b_bio2.bio_offset + i))
1910                                         break;
1911                         } else {
1912                                 break;
1913                         }
1914                 }
1915                 for (j = size; i + j <= MAXPHYS && j <= loffset; j += size) {
1916                         if ((bpa = findblk(vp, loffset - j, FINDBLK_TEST)) &&
1917                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1918                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1919                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1920                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1921                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1922                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1923                                      bp->b_bio2.bio_offset - j))
1924                                         break;
1925                         } else {
1926                                 break;
1927                         }
1928                 }
1929                 j -= size;
1930                 nbytes = (i + j);
1931
1932                 /*
1933                  * this is a possible cluster write
1934                  */
1935                 if (nbytes != size) {
1936                         BUF_UNLOCK(bp);
1937                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size,
1938                                                   loffset - j, nbytes);
1939                         return nwritten;
1940                 }
1941         }
1942
1943         /*
1944          * default (old) behavior, writing out only one block
1945          *
1946          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1947          */
1948         nwritten = bp->b_bufsize;
1949         bremfree(bp);
1950         bawrite(bp);
1951
1952         return nwritten;
1953 }
1954
1955 /*
1956  * getnewbuf:
1957  *
1958  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1959  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1960  *
1961  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1962  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1963  *
1964  *      We block if:
1965  *              We have insufficient buffer headers
1966  *              We have insufficient buffer space
1967  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1968  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1969  *
1970  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1971  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1972  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1973  *
1974  * MPALMOSTSAFE
1975  */
1976 struct buf *
1977 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
1978 {
1979         struct buf *bp;
1980         struct buf *nbp;
1981         int defrag = 0;
1982         int nqindex;
1983         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
1984         static int flushingbufs;
1985
1986         /*
1987          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1988          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1989          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1990          * async I/O rather then sync I/O.
1991          */
1992         
1993         ++getnewbufcalls;
1994         --getnewbufrestarts;
1995 restart:
1996         ++getnewbufrestarts;
1997
1998         /*
1999          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2000          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2001          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2002          * dip into our reserves.
2003          *
2004          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2005          *
2006          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2007          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2008          * where we cannot backup.
2009          */
2010         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2011         spin_lock(&bufqspin);
2012         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
2013
2014         if (nbp == NULL) {
2015                 /*
2016                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
2017                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
2018                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
2019                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
2020                  */
2021                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
2022                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2023                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2024                 }
2025
2026                 /*
2027                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
2028                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
2029                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
2030                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
2031                  */
2032                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
2033                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
2034                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
2035                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
2036                 }
2037         }
2038
2039         /*
2040          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2041          * depending.
2042          *
2043          * WARNING!  bufqspin is held!
2044          */
2045         while ((bp = nbp) != NULL) {
2046                 int qindex = nqindex;
2047
2048                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2049
2050                 /*
2051                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2052                  * cycles through the queue twice before being selected.
2053                  */
2054                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
2055                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
2056                         bp->b_flags |= B_AGE;
2057                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2058                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2059                         continue;
2060                 }
2061
2062                 /*
2063                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
2064                  * or do other fancy things ).
2065                  */
2066                 if (nbp == NULL) {
2067                         switch(qindex) {
2068                         case BQUEUE_EMPTY:
2069                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2070                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
2071                                         break;
2072                                 /* fall through */
2073                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
2074                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2075                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
2076                                         break;
2077                                 /* fall through */
2078                         case BQUEUE_CLEAN:
2079                                 /*
2080                                  * nbp is NULL. 
2081                                  */
2082                                 break;
2083                         }
2084                 }
2085
2086                 /*
2087                  * Sanity Checks
2088                  */
2089                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2090                         ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2091
2092                 /*
2093                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2094                  * buffers.
2095                  */
2096                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2097                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2098
2099                 /*
2100                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2101                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2102                  * is also performed after we lock the buffer.
2103                  */
2104                 if (bp->b_refs)
2105                         continue;
2106
2107                 /*
2108                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2109                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2110                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2111                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2112                  */
2113                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2114                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2115                         continue;
2116                 }
2117
2118                 /*
2119                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2120                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2121                  * on the clean list must be disassociated from their 
2122                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2123                  * already been disassociated.
2124                  *
2125                  * b_refs is checked after locking along with queue changes.
2126                  * We must check here to deal with zero->nonzero transitions
2127                  * made by the owner of the buffer lock, which is used by
2128                  * VFS's to hold the buffer while issuing an unlocked
2129                  * uiomove()s.  We cannot invalidate the buffer's pages
2130                  * for this case.  Once we successfully lock a buffer the
2131                  * only 0->1 transitions of b_refs will occur via findblk().
2132                  *
2133                  * We must also check for queue changes after successful
2134                  * locking as the current lock holder may dispose of the
2135                  * buffer and change its queue.
2136                  */
2137                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2138                         spin_unlock(&bufqspin);
2139                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", (hz + 99) / 100);
2140                         goto restart;
2141                 }
2142                 if (bp->b_qindex != qindex || bp->b_refs) {
2143                         spin_unlock(&bufqspin);
2144                         BUF_UNLOCK(bp);
2145                         goto restart;
2146                 }
2147                 bremfree_locked(bp);
2148                 spin_unlock(&bufqspin);
2149
2150                 /*
2151                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2152                  * vnode.
2153                  *
2154                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2155                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2156                  * responsible for releasing the buffer.
2157                  *
2158                  * NOTE: bufqspin is UNLOCKED now.
2159                  */
2160                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2161                         buf_deallocate(bp);
2162                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2163                                 bqrelse(bp);
2164                                 goto restart;
2165                         }
2166                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2167                 }
2168
2169                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2170                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2171                                 vfs_vmio_release(bp);
2172                         if (bp->b_vp)
2173                                 brelvp(bp);
2174                 }
2175
2176                 /*
2177                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2178                  * the scan from this point on.
2179                  *
2180                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2181                  * valid after this operation.
2182                  */
2183                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
2184                         ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d "
2185                          "unexpectededly still associated!",
2186                          bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2187                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2188
2189                 /*
2190                  * critical section protection is not required when
2191                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2192                  * wired.
2193                  */
2194                 if (bp->b_bufsize)
2195                         allocbuf(bp, 0);
2196
2197                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2198                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2199                 bp->b_vp = NULL;
2200                 bp->b_error = 0;
2201                 bp->b_resid = 0;
2202                 bp->b_bcount = 0;
2203                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2204                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2205                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2206                 reinitbufbio(bp);
2207                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2208                 buf_dep_init(bp);
2209                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2210                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2211
2212                 /*
2213                  * If we are defragging then free the buffer.
2214                  */
2215                 if (defrag) {
2216                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2217                         bfreekva(bp);
2218                         brelse(bp);
2219                         defrag = 0;
2220                         goto restart;
2221                 }
2222
2223                 /*
2224                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2225                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2226                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2227                  */
2228                 if (bufspace >= hibufspace)
2229                         flushingbufs = 1;
2230                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2231                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2232                         bfreekva(bp);
2233                         brelse(bp);
2234                         goto restart;
2235                 }
2236                 if (bufspace < lobufspace)
2237                         flushingbufs = 0;
2238
2239                 /*
2240                  * b_refs can transition to a non-zero value while we hold
2241                  * the buffer locked due to a findblk().  Our brelvp() above
2242                  * interlocked any future possible transitions due to
2243                  * findblk()s.
2244                  *
2245                  * If we find b_refs to be non-zero we can destroy the
2246                  * buffer's contents but we cannot yet reuse the buffer.
2247                  */
2248                 if (bp->b_refs) {
2249                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2250                         bfreekva(bp);
2251                         brelse(bp);
2252                         goto restart;
2253                 }
2254                 break;
2255                 /* NOT REACHED, bufqspin not held */
2256         }
2257
2258         /*
2259          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2260          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2261          *
2262          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2263          *
2264          * NOTE: bufqspin is held if bp is NULL, else it is not held.
2265          */
2266         if (bp == NULL) {
2267                 int flags;
2268                 char *waitmsg;
2269
2270                 spin_unlock(&bufqspin);
2271                 if (defrag) {
2272                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2273                         waitmsg = "nbufkv";
2274                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2275                         waitmsg = "nbufbs";
2276                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2277                 } else {
2278                         waitmsg = "newbuf";
2279                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2280                 }
2281
2282                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2283                 spin_lock(&bufcspin);
2284                 needsbuffer |= flags;
2285                 while (needsbuffer & flags) {
2286                         if (ssleep(&needsbuffer, &bufcspin,
2287                                    slpflags, waitmsg, slptimeo)) {
2288                                 spin_unlock(&bufcspin);
2289                                 return (NULL);
2290                         }
2291                 }
2292                 spin_unlock(&bufcspin);
2293         } else {
2294                 /*
2295                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2296                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2297                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2298                  * BKVASIZE chunks.
2299                  *
2300                  * (bufqspin is not held)
2301                  */
2302                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2303
2304                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2305                         vm_offset_t addr = 0;
2306                         int count;
2307
2308                         bfreekva(bp);
2309
2310                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2311                         vm_map_lock(&buffer_map);
2312
2313                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2314                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2315                                     maxsize, 0, &addr)) {
2316                                 /*
2317                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2318                                  * must defragment the map.
2319                                  */
2320                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2321                                 vm_map_entry_release(count);
2322                                 ++bufdefragcnt;
2323                                 defrag = 1;
2324                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2325                                 brelse(bp);
2326                                 goto restart;
2327                         }
2328                         if (addr) {
2329                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2330                                         NULL, 0,
2331                                         addr, addr + maxsize,
2332                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2333                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2334                                         MAP_NOFAULT);
2335
2336                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2337                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2338                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2339                                 ++bufreusecnt;
2340                         }
2341                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2342                         vm_map_entry_release(count);
2343                 }
2344                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2345         }
2346         return(bp);
2347 }
2348
2349 /*
2350  * This routine is called in an emergency to recover VM pages from the
2351  * buffer cache by cashing in clean buffers.  The idea is to recover
2352  * enough pages to be able to satisfy a stuck bio_page_alloc().
2353  *
2354  * MPSAFE
2355  */
2356 static int
2357 recoverbufpages(void)
2358 {
2359         struct buf *bp;
2360         int bytes = 0;
2361
2362         ++recoverbufcalls;
2363
2364         spin_lock(&bufqspin);
2365         while (bytes < MAXBSIZE) {
2366                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2367                 if (bp == NULL)
2368                         break;
2369
2370                 /*
2371                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2372                  * cycles through the queue twice before being selected.
2373                  */
2374                 if ((bp->b_flags & B_AGE) == 0 && TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) {
2375                         bp->b_flags |= B_AGE;
2376                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
2377                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN],
2378                                           bp, b_freelist);
2379                         continue;
2380                 }
2381
2382                 /*
2383                  * Sanity Checks
2384                  */
2385                 KKASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_CLEAN);
2386                 KKASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0);
2387
2388                 /*
2389                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.
2390                  *
2391                  * Buffers on the clean list must be disassociated from
2392                  * their current vnode
2393                  */
2394
2395                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2396                         kprintf("recoverbufpages: warning, locked buf %p, "
2397                                 "race corrected\n",
2398                                 bp);
2399                         ssleep(&bd_request, &bufqspin, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2400                         continue;
2401                 }
2402                 if (bp->b_qindex != BQUEUE_CLEAN) {
2403                         kprintf("recoverbufpages: warning, BUF_LOCK blocked "
2404                                 "unexpectedly on buf %p index %d, race "
2405                                 "corrected\n",
2406                                 bp, bp->b_qindex);
2407                         BUF_UNLOCK(bp);
2408                         continue;
2409                 }
2410                 bremfree_locked(bp);
2411                 spin_unlock(&bufqspin);
2412
2413                 /*
2414                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2415                  * vnode.
2416                  *
2417                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2418                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2419                  * responsible for releasing the buffer.
2420                  */
2421                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2422                         buf_deallocate(bp);
2423                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2424                                 bqrelse(bp);
2425                                 spin_lock(&bufqspin);
2426                                 continue;
2427                         }
2428                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2429                 }
2430
2431                 bytes += bp->b_bufsize;
2432
2433                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2434                         bp->b_flags |= B_DIRECT;    /* try to free pages */
2435                         vfs_vmio_release(bp);
2436                 }
2437                 if (bp->b_vp)
2438                         brelvp(bp);
2439
2440                 KKASSERT(bp->b_vp == NULL);
2441                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2442
2443                 /*
2444                  * critical section protection is not required when
2445                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2446                  * wired.
2447                  */
2448                 if (bp->b_bufsize)
2449                         allocbuf(bp, 0);
2450
2451                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2452                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2453                 bp->b_vp = NULL;
2454                 bp->b_error = 0;
2455                 bp->b_resid = 0;
2456                 bp->b_bcount = 0;
2457                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2458                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2459                 reinitbufbio(bp);
2460                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2461                 buf_dep_init(bp);
2462                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2463                 /* bfreekva(bp); */
2464                 brelse(bp);
2465                 spin_lock(&bufqspin);
2466         }
2467         spin_unlock(&bufqspin);
2468         return(bytes);
2469 }
2470
2471 /*
2472  * buf_daemon:
2473  *
2474  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2475  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2476  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2477  *
2478  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2479  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2480  *      waiting at the mid-point.
2481  */
2482
2483 static struct kproc_desc buf_kp = {
2484         "bufdaemon",
2485         buf_daemon,
2486         &bufdaemon_td
2487 };
2488 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2489         kproc_start, &buf_kp)
2490
2491 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2492         "bufdaemon_hw",
2493         buf_daemon_hw,
2494         &bufdaemonhw_td
2495 };
2496 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2497         kproc_start, &bufhw_kp)
2498
2499 /*
2500  * MPSAFE thread
2501  */
2502 static void
2503 buf_daemon(void)
2504 {
2505         long limit;
2506
2507         /*
2508          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2509          */
2510         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2511                               bufdaemon_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2512         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2513
2514         /*
2515          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2516          */
2517         for (;;) {
2518                 kproc_suspend_loop();
2519
2520                 /*
2521                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2522                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2523                  *
2524                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2525                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2526                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2527                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2528                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2529                  *
2530                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2531                  * but because we split the operation into two threads we
2532                  * have to cut it in half for each thread.
2533                  */
2534                 waitrunningbufspace();
2535                 limit = lodirtybufspace / 2;
2536                 while (runningbufspace + dirtybufspace > limit ||
2537                        dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2538                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY) == 0)
2539                                 break;
2540                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2541                                 continue;
2542                         waitrunningbufspace();
2543                 }
2544
2545                 /*
2546                  * We reached our low water mark, reset the
2547                  * request and sleep until we are needed again.
2548                  * The sleep is just so the suspend code works.
2549                  */
2550                 spin_lock(&bufcspin);
2551                 if (bd_request == 0)
2552                         ssleep(&bd_request, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2553                 bd_request = 0;
2554                 spin_unlock(&bufcspin);
2555         }
2556 }
2557
2558 /*
2559  * MPSAFE thread
2560  */
2561 static void
2562 buf_daemon_hw(void)
2563 {
2564         long limit;
2565
2566         /*
2567          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2568          */
2569         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2570                               bufdaemonhw_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2571         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2572
2573         /*
2574          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2575          */
2576         for (;;) {
2577                 kproc_suspend_loop();
2578
2579                 /*
2580                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2581                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2582                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2583                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2584                  *
2585                  * Once we decide to flush push the queued I/O up to
2586                  * hirunningspace in order to trigger bursting by the bioq
2587                  * subsystem.
2588                  *
2589                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2590                  * but because we split the operation into two threads we
2591                  * have to cut it in half for each thread.
2592                  */
2593                 waitrunningbufspace();
2594                 limit = lodirtybufspace / 2;
2595                 while (runningbufspace + dirtybufspacehw > limit ||
2596                        dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2597                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY_HW) == 0)
2598                                 break;
2599                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2600                                 continue;
2601                         waitrunningbufspace();
2602                 }
2603
2604                 /*
2605                  * We reached our low water mark, reset the
2606                  * request and sleep until we are needed again.
2607                  * The sleep is just so the suspend code works.
2608                  */
2609                 spin_lock(&bufcspin);
2610                 if (bd_request_hw == 0)
2611                         ssleep(&bd_request_hw, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2612                 bd_request_hw = 0;
2613                 spin_unlock(&bufcspin);
2614         }
2615 }
2616
2617 /*
2618  * flushbufqueues:
2619  *
2620  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2621  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2622  *      particularly sensitive to.
2623  *
2624  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2625  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2626  *      due to the write load on the machine.
2627  *
2628  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2629  *      can mess with its contents.  bufqspin isn't enough.
2630  */
2631 static int
2632 flushbufqueues(bufq_type_t q)
2633 {
2634         struct buf *bp;
2635         int r = 0;
2636         int spun;
2637
2638         spin_lock(&bufqspin);
2639         spun = 1;
2640
2641         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2642         while (bp) {
2643                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2644                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2645                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2646                         continue;
2647                 }
2648                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2649                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2650                         continue;
2651                 }
2652                 KKASSERT(bp->b_qindex == q);
2653
2654                 /*
2655                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2656                  * the buffer.
2657                  */
2658                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2659                         BUF_UNLOCK(bp);
2660                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2661                         continue;
2662                 }
2663
2664                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2665                         _bremfree(bp);
2666                         spin_unlock(&bufqspin);
2667                         spun = 0;
2668                         brelse(bp);
2669                         ++r;
2670                         break;
2671                 }
2672
2673                 spin_unlock(&bufqspin);
2674                 lwkt_yield();
2675                 spun = 0;
2676
2677                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2678                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2679                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2680                         spin_lock(&bufqspin);
2681                         spun = 1;
2682                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2683                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2684                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2685                         BUF_UNLOCK(bp);
2686                         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2687                         continue;
2688                 }
2689
2690                 /*
2691                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2692                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2693                  *
2694                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2695                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2696                  *
2697                  * NOTE: buf_checkwrite is MPSAFE.
2698                  */
2699                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2700                         bremfree(bp);
2701                         brelse(bp);
2702                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2703                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2704                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2705                         vfs_bio_awrite(bp);
2706                 } else {
2707                         bp->b_flags |= B_AGE;
2708                         vfs_bio_awrite(bp);
2709                 }
2710                 ++r;
2711                 break;
2712         }
2713         if (spun)
2714                 spin_unlock(&bufqspin);
2715         return (r);
2716 }
2717
2718 /*
2719  * inmem:
2720  *
2721  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2722  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2723  *      the data.
2724  *
2725  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2726  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2727  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2728  */
2729 int
2730 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2731 {
2732         vm_object_t obj;
2733         vm_offset_t toff, tinc, size;
2734         vm_page_t m;
2735         int res = 1;
2736
2737         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2738                 return 1;
2739         if (vp->v_mount == NULL)
2740                 return 0;
2741         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2742                 return 0;
2743
2744         size = PAGE_SIZE;
2745         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2746                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2747
2748         vm_object_hold(obj);
2749         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2750                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2751                 if (m == NULL) {
2752                         res = 0;
2753                         break;
2754                 }
2755                 tinc = size;
2756                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2757                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2758                 if (vm_page_is_valid(m,
2759                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0) {
2760                         res = 0;
2761                         break;
2762                 }
2763         }
2764         vm_object_drop(obj);
2765         return (res);
2766 }
2767
2768 /*
2769  * findblk:
2770  *
2771  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2772  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2773  *
2774  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2775  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2776  *      and possibly do other stuff to it.
2777  *
2778  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2779  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2780  *                        the desired buffer after locking.
2781  *
2782  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2783  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2784  *                        buffer exists.
2785  *
2786  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents normal
2787  *                        reuse by getnewbuf() but does not prevent
2788  *                        disassociation (B_INVAL).  Used to avoid deadlocks
2789  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2790  *
2791  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2792  *
2793  * MPSAFE
2794  */
2795 struct buf *
2796 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2797 {
2798         struct buf *bp;
2799         int lkflags;
2800
2801         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2802         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2803                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2804
2805         for (;;) {
2806                 /*
2807                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2808                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2809                  */
2810                 lwkt_gettoken_shared(&vp->v_token);
2811                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2812                 if (bp == NULL) {
2813                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2814                         return(NULL);
2815                 }
2816                 bqhold(bp);
2817                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2818
2819                 /*
2820                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2821                  */
2822                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2823                         break;
2824
2825                 /*
2826                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2827                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2828                  */
2829                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2830                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2831                         /* bp = NULL; not needed */
2832                         return(NULL);
2833                 }
2834
2835                 /*
2836                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2837                  * returned.
2838                  */
2839                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2840                         break;
2841                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2842                 BUF_UNLOCK(bp);
2843         }
2844
2845         /*
2846          * Success
2847          */
2848         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2849                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2850         return(bp);
2851 }
2852
2853 /*
2854  * getcacheblk:
2855  *
2856  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2857  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2858  *      is returned.
2859  *
2860  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2861  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2862  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2863  *
2864  *      If blksize is 0 the buffer cache buffer must already be fully
2865  *      cached.
2866  *
2867  *      If blksize is non-zero getblk() will be used, allowing a buffer
2868  *      to be reinstantiated from its VM backing store.  The buffer must
2869  *      still be fully cached after reinstantiation to be returned.
2870  */
2871 struct buf *
2872 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int blksize)
2873 {
2874         struct buf *bp;
2875
2876         if (blksize) {
2877                 bp = getblk(vp, loffset, blksize, 0, 0);
2878                 if (bp) {
2879                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2880                             B_CACHE) {
2881                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2882                         } else {
2883                                 brelse(bp);
2884                                 bp = NULL;
2885                         }
2886                 }
2887         } else {
2888                 bp = findblk(vp, loffset, 0);
2889                 if (bp) {
2890                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2891                             B_CACHE) {
2892                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2893                                 bremfree(bp);
2894                         } else {
2895                                 BUF_UNLOCK(bp);
2896                                 bp = NULL;
2897                         }
2898                 }
2899         }
2900         return (bp);
2901 }
2902
2903 /*
2904  * getblk:
2905  *
2906  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2907  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2908  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2909  *
2910  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2911  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2912  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2913  *      without doing any of those things the system will likely believe
2914  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2915  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2916  *
2917  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2918  *      an existing buffer.
2919  *
2920  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2921  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2922  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2923  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2924  *
2925  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2926  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2927  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2928  *      backing VM.
2929  *
2930  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2931  *      B_CACHE bit is clear.
2932  *      
2933  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2934  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2935  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2936  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2937  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2938  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2939  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2940  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2941  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2942  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2943  *
2944  *      getblk flags:
2945  *
2946  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2947  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2948  *
2949  * MPALMOSTSAFE
2950  */
2951 struct buf *
2952 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2953 {
2954         struct buf *bp;
2955         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2956         int error;
2957         int lkflags;
2958
2959         if (size > MAXBSIZE)
2960                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2961         if (vp->v_object == NULL)
2962                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2963
2964 loop:
2965         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2966                 /*
2967                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2968                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2969                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2970                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2971                  *
2972                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2973                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2974                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2975                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2976                  * on a random (vp,loffset).
2977                  */
2978                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2979                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
2980                                 bqdrop(bp);
2981                                 return(NULL);
2982                         }
2983                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2984                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
2985                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2986                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
2987                         if (error) {
2988                                 bqdrop(bp);
2989                                 if (error == ENOLCK)
2990                                         goto loop;
2991                                 return (NULL);
2992                         }
2993                         /* buffer may have changed on us */
2994                 }
2995                 bqdrop(bp);
2996
2997                 /*
2998                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2999                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
3000                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
3001                  * as well.
3002                  */
3003                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
3004                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
3005                                 "was recycled\n",
3006                                 bp, vp, (long long)loffset);
3007                         BUF_UNLOCK(bp);
3008                         goto loop;
3009                 }
3010
3011                 /*
3012                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
3013                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
3014                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
3015                  */
3016                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
3017                         BUF_UNLOCK(bp);
3018                         return(NULL);
3019                 }
3020
3021                 /*
3022                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3023                  */
3024                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
3025                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3026                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
3027
3028                 /*
3029                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
3030                  * block number translation.
3031                  */
3032                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
3033                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
3034                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
3035                                 bp, vp, (long long)loffset);
3036                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
3037                 }
3038
3039                 /*
3040                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3041                  * invalid.
3042                  */
3043                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3044                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3045                 bremfree(bp);
3046
3047                 /*
3048                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
3049                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
3050                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
3051                  *
3052                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
3053                  * Other types of buffers are simply released and
3054                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
3055                  * pages (but not marked B_DELWRI).
3056                  *
3057                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
3058                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
3059                  * no longer represent the actual EOF point), so we
3060                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
3061                  */
3062                 if (size != bp->b_bcount) {
3063                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3064                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3065                                 bwrite(bp);
3066                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
3067                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3068                                 bwrite(bp);
3069                         } else {
3070                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3071                                 brelse(bp);
3072                         }
3073                         goto loop;
3074                 }
3075                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
3076                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
3077                         ("getblk: no buffer offset"));
3078
3079                 /*
3080                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3081                  * be committed before we can return the buffer in
3082                  * order to prevent the caller from issuing a read
3083                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3084                  * it.
3085                  *
3086                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3087                  * operate properly either because they assume they
3088                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3089                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3090                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3091                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3092                  * preventing further loops.
3093                  *
3094                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3095                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3096                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3097                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3098                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3099                  * after the write.
3100                  *
3101                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
3102                  *     I'm not even sure this state is still possible
3103                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
3104                  *     on size changes.
3105                  *
3106                  * We might be able to do something fancy, like setting
3107                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3108                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3109                  * confusing.  This is much easier.
3110                  */
3111
3112                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3113                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3114                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3115                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3116                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3117                         bwrite(bp);
3118                         goto loop;
3119                 }
3120         } else {
3121                 /*
3122                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3123                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3124                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3125                  *
3126                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3127                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3128                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3129                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3130                  * the block size.  
3131                  *
3132                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3133                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3134                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3135                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3136                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3137                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3138                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3139                  * directory vnode is not a special case.
3140                  */
3141                 int bsize, maxsize;
3142
3143                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3144                         bsize = DEV_BSIZE;
3145                 else if (vp->v_mount)
3146                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3147                 else
3148                         bsize = size;
3149
3150                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3151                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3152
3153                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3154                 if (bp == NULL) {
3155                         if (slpflags || slptimeo)
3156                                 return NULL;
3157                         goto loop;
3158                 }
3159
3160                 /*
3161                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3162                  * be found by findblk().
3163                  *
3164                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3165                  * bp will not be associated with the vnode.
3166                  *
3167                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3168                  */
3169                 bp->b_loffset = loffset;
3170                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3171                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3172
3173                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3174                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3175                         brelse(bp);
3176                         goto loop;
3177                 }
3178
3179                 /*
3180                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3181                  */
3182                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3183                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3184                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3185
3186                 allocbuf(bp, size);
3187         }
3188         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3189         return (bp);
3190 }
3191
3192 /*
3193  * regetblk(bp)
3194  *
3195  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3196  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3197  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3198  *
3199  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3200  * non-empty.
3201  *
3202  * MPSAFE
3203  */
3204 void
3205 regetblk(struct buf *bp)
3206 {
3207         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3208         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3209         bremfree(bp);
3210 }
3211
3212 /*
3213  * geteblk:
3214  *
3215  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3216  *      initially set to B_INVAL.
3217  *
3218  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3219  *      call because races are impossible here.
3220  *
3221  * MPALMOSTSAFE
3222  */
3223 struct buf *
3224 geteblk(int size)
3225 {
3226         struct buf *bp;
3227         int maxsize;
3228
3229         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3230
3231         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
3232                 ;
3233         allocbuf(bp, size);
3234         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3235         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3236         return (bp);
3237 }
3238
3239
3240 /*
3241  * allocbuf:
3242  *
3243  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3244  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3245  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3246  *      resize a buffer up or down.
3247  *
3248  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3249  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3250  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3251  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3252  *      data.
3253  *
3254  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3255  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3256  *
3257  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3258  *      must own the buffer.
3259  *
3260  * MPSAFE
3261  */
3262 int
3263 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3264 {
3265         int newbsize, mbsize;
3266         int i;
3267
3268         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3269                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3270
3271         if (bp->b_kvasize < size)
3272                 panic("allocbuf: buffer too small");
3273
3274         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3275                 caddr_t origbuf;
3276                 int origbufsize;
3277                 /*
3278                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3279                  * mess with B_CACHE.
3280                  */
3281                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3282                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3283                         newbsize = mbsize;
3284                 else
3285                         newbsize = round_page(size);
3286
3287                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3288                         /*
3289                          * Malloced buffers are not shrunk
3290                          */
3291                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3292                                 if (newbsize) {
3293                                         bp->b_bcount = size;
3294                                 } else {
3295                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3296                                         if (bp->b_bufsize) {
3297                                                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3298                                                 bufspacewakeup();
3299                                                 bp->b_bufsize = 0;
3300                                         }
3301                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3302                                         bp->b_bcount = 0;
3303                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3304                                 }
3305                                 return 1;
3306                         }               
3307                         vm_hold_free_pages(
3308                             bp,
3309                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3310                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3311                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3312                         /*
3313                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3314                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3315                          * grows.
3316                          */
3317                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3318                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3319                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3320
3321                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3322                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3323                                 bp->b_bcount = size;
3324                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3325                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3326                                 return 1;
3327                         }
3328                         origbuf = NULL;
3329                         origbufsize = 0;
3330                         /*
3331                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3332                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3333                          * scheme.
3334                          */
3335                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3336                                 origbuf = bp->b_data;
3337                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3338                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3339                                 if (bp->b_bufsize) {
3340                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3341                                                              bp->b_bufsize);
3342                                         bufspacewakeup();
3343                                         bp->b_bufsize = 0;
3344                                 }
3345                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3346                                 newbsize = round_page(newbsize);
3347                         }
3348                         vm_hold_load_pages(
3349                             bp,
3350                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3351                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3352                         if (origbuf) {
3353                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3354                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3355                         }
3356                 }
3357         } else {
3358                 vm_page_t m;
3359                 int desiredpages;
3360
3361                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3362                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3363                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3364                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3365
3366                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3367                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3368                 /*
3369                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3370                  * 0-length.
3371                  */
3372                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3373                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3374
3375                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3376                         /*
3377                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3378                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3379                          * if we have to remove any pages.
3380                          */
3381                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3382                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3383                                         /*
3384                                          * the page is not freed here -- it
3385                                          * is the responsibility of 
3386                                          * vnode_pager_setsize
3387                                          */
3388                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3389                                         KASSERT(m != bogus_page,
3390                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3391                                         vm_page_busy_wait(m, TRUE, "biodep");
3392                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3393                                         vm_page_unwire(m, 0);
3394                                         vm_page_wakeup(m);
3395                                 }
3396                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3397                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3398                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3399                         }
3400                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3401                         /*
3402                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3403                          * byte-granular fashion.
3404                          */
3405                         struct vnode *vp;
3406                         vm_object_t obj;
3407                         vm_offset_t toff;
3408                         vm_offset_t tinc;
3409
3410                         /*
3411                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3412                          * allocating them if necessary.  We must clear
3413                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3414                          * range covered by the buffer.
3415                          *
3416                          * critical section protection is required to protect
3417                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3418                          * between our vm_page_lookup() and our
3419                          * busycheck/wiring call.
3420                          */
3421                         vp = bp->b_vp;
3422                         obj = vp->v_object;
3423
3424                         vm_object_hold(obj);
3425                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3426                                 vm_page_t m;
3427                                 vm_pindex_t pi;
3428                                 int error;
3429
3430                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) +
3431                                      bp->b_xio.xio_npages;
3432
3433                                 /*
3434                                  * Blocking on m->busy might lead to a
3435                                  * deadlock:
3436                                  *
3437                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3438                                  */
3439                                 m = vm_page_lookup_busy_try(obj, pi, FALSE,
3440                                                             &error);
3441                                 if (error) {
3442                                         vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk");
3443                                         continue;
3444                                 }
3445                                 if (m == NULL) {
3446                                         /*
3447                                          * note: must allocate system pages
3448                                          * since blocking here could intefere
3449                                          * with paging I/O, no matter which
3450                                          * process we are.
3451                                          */
3452                                         m = bio_page_alloc(obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3453                                         if (m) {
3454                                                 vm_page_wire(m);
3455                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3456                                                 vm_page_wakeup(m);
3457                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3458                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3459                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3460                                         }
3461                                         continue;
3462                                 }
3463
3464                                 /*
3465                                  * We found a page and were able to busy it.
3466                                  */
3467                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3468                                 vm_page_wire(m);
3469                                 vm_page_wakeup(m);
3470                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3471                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3472                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3473                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3474                         }
3475                         vm_object_drop(obj);
3476
3477                         /*
3478                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3479                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3480                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3481                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3482                          * aligned range ( newbsize ).
3483                          *
3484                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3485                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3486                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3487                          * fails with NFS if the server or some other client
3488                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3489                          * B_CACHE may remain set! XXX
3490                          */
3491
3492                         toff = bp->b_bcount;
3493                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3494
3495                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3496                                 vm_pindex_t pi;
3497
3498                                 if (tinc > (size - toff))
3499                                         tinc = size - toff;
3500
3501                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3502                                     PAGE_SHIFT;
3503
3504                                 vfs_buf_test_cache(
3505                                     bp, 
3506                                     bp->b_loffset,
3507                                     toff, 
3508                                     tinc, 
3509                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3510                                 );
3511                                 toff += tinc;
3512                                 tinc = PAGE_SIZE;
3513                         }
3514
3515                         /*
3516                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3517                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3518                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3519                          */
3520
3521                         bp->b_data = (caddr_t)
3522                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3523                         pmap_qenter(
3524                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3525                             bp->b_xio.xio_pages, 
3526                             bp->b_xio.xio_npages
3527                         );
3528                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3529                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3530                 }
3531         }
3532
3533         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3534         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3535                 spin_lock(&bufcspin);
3536                 dirtybufspace += newbsize - bp->b_bufsize;
3537                 if (bp->b_flags & B_HEAVY)
3538                         dirtybufspacehw += newbsize - bp->b_bufsize;
3539                 spin_unlock(&bufcspin);
3540         }
3541         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3542                 bufspacewakeup();
3543         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3544         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3545         return 1;
3546 }
3547
3548 /*
3549  * biowait:
3550  *
3551  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3552  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3553  *      of biowait() calls may occur).
3554  *
3555  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3556  *      locked and will not have been brelse()'d.
3557  *
3558  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3559  *      likely still in progress on return.
3560  *
3561  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3562  *
3563  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3564  *
3565  * MPSAFE
3566  */
3567 static __inline int
3568 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3569 {
3570         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3571         u_int32_t flags;
3572         u_int32_t nflags;
3573         int error;
3574
3575         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3576         for (;;) {
3577                 flags = bio->bio_flags;
3578                 if (flags & BIO_DONE)
3579                         break;
3580                 nflags = flags | BIO_WANT;
3581                 tsleep_interlock(bio, 0);
3582                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3583                         if (wmesg)
3584                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3585                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3586                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3587                         else
3588                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3589                         if (error) {
3590                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3591                                 return (error);
3592                         }
3593                 }
3594         }
3595
3596         /*
3597          * Finish up.
3598          */
3599         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3600         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3601         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3602                 return (EINTR);
3603         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3604                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3605         return (0);
3606 }
3607
3608 int
3609 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3610 {
3611         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3612 }
3613
3614 int
3615 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3616 {
3617         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3618 }
3619
3620 /*
3621  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3622  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3623  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3624  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3625  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3626  * for those higher layers.
3627  */
3628 void
3629 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3630 {
3631         bio->bio_track = track;
3632         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3633                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3634         bio_track_ref(track);
3635 }
3636
3637 /*
3638  * Initiate I/O on a vnode.
3639  *
3640  * SWAPCACHE OPERATION:
3641  *
3642  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3643  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3644  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3645  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3646  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3647  *
3648  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3649  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3650  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3651  *      after translating the request to an underlying device.
3652  *
3653  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3654  *      underlying buffer cache buffers.
3655  *
3656  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3657  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3658  *      are.
3659  *
3660  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3661  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3662  *      the swap blocks.
3663  */
3664 void
3665 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3666 {
3667         struct bio_track *track;
3668         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3669
3670         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3671
3672         /*
3673          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3674          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3675          * actually occurred.
3676          */
3677         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3678
3679         /*
3680          * Handle the swap cache intercept.
3681          */
3682         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3683                 return;
3684
3685         /*
3686          * Otherwise do the operation through the filesystem
3687          */
3688         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3689                 track = &vp->v_track_read;
3690         else
3691                 track = &vp->v_track_write;
3692         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3693         bio->bio_track = track;
3694         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3695                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3696         bio_track_ref(track);
3697         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3698 }
3699
3700 static void vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio);
3701
3702 int
3703 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3704 {
3705         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3706         struct bio *nbio;
3707         vm_object_t object;
3708         vm_page_t m;
3709         int i;
3710
3711         /*
3712          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3713          * the swap cache?
3714          */
3715         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3716             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3717             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3718              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3719             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3720             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3721                 return(0);
3722         }
3723
3724         /*
3725          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3726          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3727          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3728          */
3729         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3730                 object = vp->v_object;
3731         else
3732                 object = bp->b_vp->v_object;
3733
3734         /*
3735          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3736          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3737          */
3738         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3739                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3740                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3741                         break;
3742                 if (m == bogus_page)
3743                         break;
3744         }
3745
3746         /*
3747          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy().
3748          *
3749          * We can only do this if the buffer actually supports object-backed
3750          * I/O.  If it doesn't npages will be 0.
3751          */
3752         if (i && i == bp->b_xio.xio_npages) {
3753                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3754                 nbio = push_bio(bio);
3755                 nbio->bio_done = vn_cache_strategy_callback;
3756                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3757                 KKASSERT(m->object == object);
3758                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3759                 return(1);
3760         }
3761         return(0);
3762 }
3763
3764 /*
3765  * This is a bit of a hack but since the vn_cache_strategy() function can
3766  * override a VFS's strategy function we must make sure that the bio, which
3767  * is probably bio2, doesn't leak an unexpected offset value back to the
3768  * filesystem.  The filesystem (e.g. UFS) might otherwise assume that the
3769  * bio went through its own file strategy function and the the bio2 offset
3770  * is a cached disk offset when, in fact, it isn't.
3771  */
3772 static void
3773 vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio)
3774 {
3775         bio->bio_offset = NOOFFSET;
3776         biodone(pop_bio(bio));
3777 }
3778
3779 /*
3780  * bpdone:
3781  *
3782  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3783  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3784  *      by biowait, elseit is typically 0.
3785  *
3786  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3787  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3788  *      assuming B_INVAL is clear.
3789  *
3790  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3791  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3792  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3793  *
3794  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3795  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3796  *      in the biodone routine.
3797  */
3798 void
3799 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3800 {
3801         buf_cmd_t cmd;
3802
3803         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3804                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3805         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3806                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
3807
3808         /*
3809          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3810          * with, now we clean up the buffer.
3811          */
3812         cmd = bp->b_cmd;
3813         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3814
3815         /*
3816          * Only reads and writes are processed past this point.
3817          */
3818         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3819                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3820                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3821                 if (elseit)
3822                         brelse(bp);
3823                 return;
3824         }
3825
3826         /*
3827          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3828          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3829          */
3830         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3831                 buf_complete(bp);       /* MPSAFE */
3832
3833         /*
3834          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3835          * was set.  Only applicable to normal buffers (with VPs).
3836          * vinum buffers may not have a vp.
3837          */
3838         if (cmd == BUF_CMD_WRITE &&
3839             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3840                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3841                 if (bp->b_vp)
3842                         bdirty(bp);
3843         }
3844
3845         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3846                 int i;
3847                 vm_ooffset_t foff;
3848                 vm_page_t m;
3849                 vm_object_t obj;
3850                 int iosize;
3851                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3852
3853                 obj = vp->v_object;
3854
3855 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3856                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3857                         panic("biodone: zero vnode hold count");
3858                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3859                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
3860 #endif
3861
3862                 foff = bp->b_loffset;
3863                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
3864                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
3865
3866 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3867                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3868                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < "
3869                                 "bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3870                                 obj->paging_in_progress,
3871                                 bp->b_xio.xio_npages);
3872                 }
3873 #endif
3874
3875                 /*
3876                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3877                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3878                  * routines.
3879                  */
3880                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3881                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3882                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3883                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3884                 }
3885
3886                 vm_object_hold(obj);
3887                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3888                         int bogusflag = 0;
3889                         int resid;
3890
3891                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3892                         if (resid > iosize)
3893                                 resid = iosize;
3894
3895                         /*
3896                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3897                          * the originals should still be wired, we don't have
3898                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3899                          * the VM object association.
3900                          */
3901                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3902                         if (m == bogus_page) {
3903                                 bogusflag = 1;
3904                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3905                                 if (m == NULL)
3906                                         panic("biodone: page disappeared");
3907                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3908                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3909                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3910                         }
3911 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3912                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3913                                 kprintf("biodone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3914                                         "mismatch\n",
3915                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3916                         }
3917 #endif
3918
3919                         /*
3920                          * In the write case, the valid and clean bits are
3921                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3922                          * only need to do this here in the read case.
3923                          */
3924                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
3925                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3926                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3927                         }
3928                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3929
3930                         /*
3931                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3932                          * methods, this is the most common error that pops
3933                          * up.  if you see this, you have not set the page
3934                          * busy flag correctly!!!
3935                          */
3936                         if (m->busy == 0) {
3937                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
3938                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3939                                     "resid: %d, index: %d\n",
3940                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3941                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3942                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3943                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3944                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3945                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3946                                             (long long)bp->b_loffset,
3947                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3948                                 else
3949                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3950                                             (long long)bp->b_loffset,
3951                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3952                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
3953                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
3954                                 panic("biodone: page busy < 0");
3955                         }
3956                         vm_page_io_finish(m);
3957                         vm_page_wakeup(m);
3958                         vm_object_pip_wakeup(obj);
3959                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3960                         iosize -= resid;
3961                 }
3962                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3963                 vm_object_drop(obj);
3964         }
3965
3966         /*
3967          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3968          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3969          * callbacks.
3970          */
3971         if (elseit) {
3972                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3973                         brelse(bp);
3974                 else
3975                         bqrelse(bp);
3976         }
3977 }
3978
3979 /*
3980  * Normal biodone.
3981  */
3982 void
3983 biodone(struct bio *bio)
3984 {
3985         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3986
3987         runningbufwakeup(bp);
3988
3989         /*
3990          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
3991          */
3992         while (bio) {
3993                 biodone_t *done_func;
3994                 struct bio_track *track;
3995
3996                 /*
3997                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
3998                  */
3999                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
4000                         bio_track_rel(track);
4001                         bio->bio_track = NULL;
4002                 }
4003
4004                 /*
4005                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
4006                  * will be responsible for any further chaining and/or
4007                  * buffer management.
4008                  *
4009                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
4010                  */
4011                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
4012                         bio->bio_done = NULL;
4013                         done_func(bio);
4014                         return;
4015                 }
4016                 bio = bio->bio_prev;
4017         }
4018
4019         /*
4020          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
4021          */
4022         bpdone(bp, 1);
4023 }
4024
4025 /*
4026  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
4027  *
4028  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
4029  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
4030  * for completion.
4031  */
4032 void
4033 biodone_sync(struct bio *bio)
4034 {
4035         struct buf *bp = bio->bio_buf;
4036         int flags;
4037         int nflags;
4038
4039         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
4040         bpdone(bp, 0);
4041
4042         for (;;) {
4043                 flags = bio->bio_flags;
4044                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
4045
4046                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
4047                         if (flags & BIO_WANT)
4048                                 wakeup(bio);
4049                         break;
4050                 }
4051         }
4052 }
4053
4054 /*
4055  * vfs_unbusy_pages:
4056  *
4057  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
4058  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4059  *      consistant.
4060  */
4061 void
4062 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4063 {
4064         int i;
4065
4066         runningbufwakeup(bp);
4067
4068         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4069                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
4070                 vm_object_t obj;
4071
4072                 obj = vp->v_object;
4073                 vm_object_hold(obj);
4074
4075                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4076                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4077
4078                         /*
4079                          * When restoring bogus changes the original pages
4080                          * should still be wired, so we are in no danger of
4081                          * losing the object association and do not need
4082                          * critical section protection particularly.
4083                          */
4084                         if (m == bogus_page) {
4085                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
4086                                 if (!m) {
4087                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
4088                                 }
4089                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
4090                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4091                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4092                         }
4093                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
4094                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4095                         vm_page_io_finish(m);
4096                         vm_page_wakeup(m);
4097                         vm_object_pip_wakeup(obj);
4098                 }
4099                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
4100                 vm_object_drop(obj);
4101         }
4102 }
4103
4104 /*
4105  * vfs_busy_pages:
4106  *
4107  *      This routine is called before a device strategy routine.
4108  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4109  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
4110  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
4111  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
4112  *      inconsistant.
4113  *
4114  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4115  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4116  *      and should be ignored.
4117  *
4118  * MPSAFE
4119  */
4120 void
4121 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
4122 {
4123         int i, bogus;
4124         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
4125
4126         /*
4127          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
4128          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
4129          * I/O when B_CACHE is 0).
4130          */
4131         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4132         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4133
4134         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4135                 vm_object_t obj;
4136
4137                 obj = vp->v_object;
4138                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4139                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4140
4141                 /*
4142                  * Busy all the pages.  We have to busy them all at once
4143                  * to avoid deadlocks.
4144                  */
4145 retry:
4146                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4147                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4148
4149                         if (vm_page_busy_try(m, FALSE)) {
4150                                 vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage");
4151                                 while (--i >= 0)
4152                                         vm_page_wakeup(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4153                                 goto retry;
4154                         }
4155                 }
4156
4157                 /*
4158                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4159                  * the next loop may block.
4160                  */
4161                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4162                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4163
4164                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4165                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4166                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4167                                 vm_page_io_start(m);
4168                         }
4169                 }
4170
4171                 /*
4172                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4173                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4174                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4175                  *
4176                  * In particular note that for writes we must incorporate
4177                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4178                  * dirty range.
4179                  *
4180                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4181                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4182                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4183                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4184                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4185                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4186                  * since it was mapped at one point.
4187                  */
4188                 bogus = 0;
4189                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4190                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4191
4192                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4193                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4194                                 /*
4195                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4196                                  * a write we must zero-fill any invalid
4197                                  * portions of the backing VM pages, mark
4198                                  * it valid and clear related dirty bits.
4199                                  *
4200                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4201                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4202                                  * range (after we've made the page RO).
4203                                  *
4204                                  * It is also expected that the pmap modified
4205                                  * bit has already been cleared by the
4206                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4207                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4208                                  * was also memory mapped (NFS).
4209                                  *
4210                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4211                                  * backing store as it is now stale.
4212                                  */
4213                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4214                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4215                                 swap_pager_unswapped(m);
4216                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4217                                 /*
4218                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4219                                  * read we must replace any dirty pages with
4220                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4221                                  * when filling gaps.
4222                                  *
4223                                  * To avoid testing whether the page is
4224                                  * dirty we instead test that the page was
4225                                  * at some point mapped (m->valid fully
4226                                  * valid) with the understanding that
4227                                  * this also covers the dirty case.
4228                                  */
4229                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4230                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4231                                 bogus++;
4232                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4233                                 /*
4234                                  * This case should not occur as partial
4235                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4236                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4237                                  * if the buffer is B_CACHE.
4238                                  */
4239                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4240                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4241                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4242                                         (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4243                                         i, m->valid, m->dirty);
4244                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4245                         } else {
4246                                 /*
4247                                  * The page is not valid and can be made
4248                                  * part of the read.
4249                                  */
4250                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4251                         }
4252                         vm_page_wakeup(m);
4253                 }
4254                 if (bogus) {
4255                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4256                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4257                 }
4258         }
4259
4260         /*
4261          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4262          * for now.
4263          */
4264         if (lp != NULL) {
4265                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4266                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4267                 else
4268                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4269         }
4270 }
4271
4272 /*
4273  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4274  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4275  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4276  *
4277  * NOTE: While we only really need to clean through to b_bcount, we
4278  *       just go ahead and clean through to b_bufsize.
4279  */
4280 static void
4281 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4282 {
4283         vm_page_t m;
4284         int i;
4285
4286         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4287                 return;
4288
4289         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4290                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4291
4292         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4293                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4294                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4295         }
4296 }
4297
4298 /*
4299  * vfs_clean_one_page:
4300  *
4301  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4302  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4303  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4304  *
4305  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4306  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4307  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4308  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4309  *      does not do it for us.
4310  *
4311  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4312  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4313  *      or before a write is initiated.
4314  */
4315 static void
4316 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4317 {
4318         int bcount;
4319         int xoff;
4320         int soff;
4321         int eoff;
4322
4323         /*
4324          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4325          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4326          */
4327         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4328         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4329
4330         if (pageno == 0) {
4331                 soff = xoff;
4332                 eoff = PAGE_SIZE;
4333         } else {
4334                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4335                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4336         }
4337         if (eoff > bcount)
4338                 eoff = bcount;
4339         if (soff >= eoff)
4340                 return;
4341
4342         /*
4343          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4344          *
4345          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4346          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4347          * caller has not taken into account the new dirty data.
4348          *
4349          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4350          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4351          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4352          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4353          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4354          * This also saves some console spam.
4355          *
4356          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4357          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4358          */
4359         vm_page_test_dirty(m);
4360         if (m->dirty) {
4361                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4362                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4363                         if (debug_commit)
4364                         kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4365                                 "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4366                                 " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4367                                 "doff/end %d %d\n",
4368                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4369                                 bp->b_flags, bp->b_cmd,
4370                                 m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4371                                 bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4372                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4373                         if (debug_commit)
4374                                 print_backtrace(-1);
4375                 }
4376                 /*
4377                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4378                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4379                  * of a page.
4380                  */
4381                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4382                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4383                         pmap_clear_modify(m);
4384                 }
4385                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4386                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4387                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4388                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4389         }
4390
4391         /*
4392          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4393          * Does not mess with the pmap modified bit.
4394          *
4395          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4396          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4397          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4398          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4399          *
4400          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4401          *           covers the same space as mapped writable pages the
4402          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4403          *           bits and still require a putpages from the VM system
4404          *           to finish it off.
4405          *
4406          * WARNING!  vm_page_set_validclean() currently assumes vm_token
4407          *           is held.  The page might not be busied (bdwrite() case).
4408          *           XXX remove this comment once we've validated that this
4409          *           is no longer an issue.
4410          */
4411         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4412 }
4413
4414 /*
4415  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4416  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4417  */
4418 static void
4419 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4420 {
4421         int bcount;
4422         int xoff;
4423         int soff;
4424         int eoff;
4425
4426         /*
4427          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4428          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4429          */
4430         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4431         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4432
4433         if (pageno == 0) {
4434                 soff = xoff;
4435                 eoff = PAGE_SIZE;
4436         } else {
4437                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4438                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4439         }
4440         if (eoff > bcount)
4441                 eoff = bcount;
4442         if (soff >= eoff)
4443                 return;
4444         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4445 }
4446
4447 /*
4448  * vfs_bio_clrbuf:
4449  *
4450  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4451  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4452  *
4453  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4454  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4455  */
4456
4457 void
4458 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4459 {
4460         int i, mask = 0;
4461         caddr_t sa, ea;
4462         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4463                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4464                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4465                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4466                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4467                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4468                                 bp->b_resid = 0;
4469                                 return;
4470                         }
4471                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4472                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4473                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4474                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4475                                 bp->b_resid = 0;
4476                                 return;
4477                         }
4478                 }
4479                 sa = bp->b_data;
4480                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4481                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4482                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4483                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4484                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4485                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4486                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4487                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4488                                 continue;
4489                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4490                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4491                                         bzero(sa, ea - sa);
4492                                 }
4493                         } else {
4494                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4495                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4496                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4497                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4498                                 }
4499                         }
4500                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4501                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4502                 }
4503                 bp->b_resid = 0;
4504         } else {
4505                 clrbuf(bp);
4506         }
4507 }
4508
4509 /*
4510  * vm_hold_load_pages:
4511  *
4512  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4513  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4514  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4515  *      pages will be wired.
4516  *
4517  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4518  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4519  *
4520  * MPSAFE
4521  */
4522 void
4523 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4524 {
4525         vm_offset_t pg;
4526         vm_page_t p;
4527         int index;
4528
4529         to = round_page(to);
4530         from = round_page(from);
4531         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4532
4533         pg = from;
4534         while (pg < to) {
4535                 /*
4536                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4537                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4538                  * process we are.
4539                  */
4540                 vm_object_hold(&kernel_object);
4541                 p = bio_page_alloc(&kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4542                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4543                 vm_object_drop(&kernel_object);
4544                 if (p) {
4545                         vm_page_wire(p);
4546                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4547                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4548                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4549                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4550                         vm_page_wakeup(p);
4551
4552                         pg += PAGE_SIZE;
4553                         ++index;
4554                 }
4555         }
4556         bp->b_xio.xio_npages = index;
4557 }
4558
4559 /*
4560  * Allocate pages for a buffer cache buffer.
4561  *
4562  * Under extremely severe memory conditions even allocating out of the
4563  * system reserve can fail.  If this occurs we must allocate out of the
4564  * interrupt reserve to avoid a deadlock with the pageout daemon.
4565  *
4566  * The pageout daemon can run (putpages -> VOP_WRITE -> getblk -> allocbuf).
4567  * If the buffer cache's vm_page_alloc() fails a vm_wait() can deadlock
4568  * against the pageout daemon if pages are not freed from other sources.
4569  *
4570  * If NULL is returned the caller is expected to retry (typically check if
4571  * the page already exists on retry before trying to allocate one).
4572  */
4573 static
4574 vm_page_t
4575 bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4576 {
4577         vm_page_t p;
4578
4579         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(obj));
4580
4581         /*
4582          * Try a normal allocation, allow use of system reserve.
4583          */
4584         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
4585                                    VM_ALLOC_NULL_OK);
4586         if (p)
4587                 return(p);
4588
4589         /*
4590          * The normal allocation failed and we clearly have a page
4591          * deficit.  Try to reclaim some clean VM pages directly
4592          * from the buffer cache.
4593          */
4594         vm_pageout_deficit += deficit;
4595         recoverbufpages();
4596
4597         /*
4598          * We may have blocked, the caller will know what to do if the
4599          * page now exists.
4600          */
4601         if (vm_page_lookup(obj, pg)) {
4602                 return(NULL);
4603         }
4604
4605         /*
4606          * Only system threads can use the interrupt reserve
4607          */
4608         if ((curthread->td_flags & TDF_SYSTHREAD) == 0) {
4609                 vm_wait(hz);
4610                 return(NULL);
4611         }
4612
4613
4614         /*
4615          * Allocate and allow use of the interrupt reserve.
4616          *
4617          * If after all that we still can't allocate a VM page we are
4618          * in real trouble, but we slog on anyway hoping that the system
4619          * won't deadlock.
4620          */
4621         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
4622                                    VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NULL_OK);
4623         if (p) {
4624                 if (vm_page_count_severe()) {
4625                         ++lowmempgallocs;
4626                         vm_wait(hz / 20 + 1);
4627                 }
4628         } else if (vm_page_lookup(obj, pg) == NULL) {
4629                 kprintf("bio_page_alloc: Memory exhausted during bufcache "
4630                         "page allocation\n");
4631                 ++lowmempgfails;
4632                 vm_wait(hz);
4633         }
4634         return(p);
4635 }
4636
4637 /*
4638  * vm_hold_free_pages:
4639  *
4640  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4641  *
4642  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4643  *      be unmapped and un-wired.
4644  *
4645  * MPSAFE
4646  */
4647 void
4648 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4649 {
4650         vm_offset_t pg;
4651         vm_page_t p;
4652         int index, newnpages;
4653
4654         from = round_page(from);
4655         to = round_page(to);
4656         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4657         newnpages = index;
4658
4659         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4660                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4661                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4662                         if (p->busy) {
4663                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4664                                         "loffset: %lld\n",
4665                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4666                                         (long long)bp->b_loffset);
4667                         }
4668                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4669                         pmap_kremove(pg);
4670                         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "vmhldpg");
4671                         vm_page_unwire(p, 0);
4672                         vm_page_free(p);
4673                 }
4674         }
4675         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4676 }
4677
4678 /*
4679  * vmapbuf:
4680  *
4681  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4682  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4683  *      initialized.
4684  */
4685 int
4686 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4687 {
4688         caddr_t addr;
4689         vm_offset_t va;
4690         vm_page_t m;
4691         int vmprot;
4692         int error;
4693         int pidx;
4694         int i;
4695
4696         /* 
4697          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4698          */
4699         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4700         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4701         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4702
4703         if (bytes < 0)
4704                 return (-1);
4705
4706         /*
4707          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4708          */
4709         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4710         pidx = 0;
4711
4712         vmprot = VM_PROT_READ;
4713         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4714                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4715
4716         while (addr < udata + bytes) {
4717                 /*
4718                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4719                  * when reading stuff off device into memory.
4720                  *
4721                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4722                  */
4723                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4724                 va = trunc_page(va);
4725
4726                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4727                 if (m == NULL) {
4728                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4729                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4730                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4731                         }
4732                         return(-1);
4733                 }
4734                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4735                 addr += PAGE_SIZE;
4736                 ++pidx;
4737         }
4738
4739         /*
4740          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4741          * the mapped data buffer.
4742          */
4743         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4744                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4745         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4746
4747         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4748         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4749         bp->b_bcount = bytes;
4750         bp->b_bufsize = bytes;
4751         return(0);
4752 }
4753
4754 /*
4755  * vunmapbuf:
4756  *
4757  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4758  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4759  */
4760 void
4761 vunmapbuf(struct buf *bp)
4762 {
4763         int pidx;
4764         int npages;
4765
4766         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4767
4768         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4769         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4770         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4771                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4772                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4773         }
4774         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4775         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4776 }
4777
4778 /*
4779  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4780  */
4781 int
4782 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4783 {
4784         int count = 0;
4785         int error;
4786         int n;
4787
4788         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4789                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4790                         count = error;
4791                         break;
4792                 }
4793                 count += error;
4794         }
4795         return (count);
4796 }
4797
4798 /*
4799  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4800  * completion to the master buffer.
4801  */
4802 static void
4803 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4804 {
4805         struct bio *mbio;
4806         struct buf *mbp, *bp;
4807         struct devstat *stats;
4808         int error;
4809         int donebytes;
4810
4811         bp = bio->bio_buf;
4812         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4813         stats = bio->bio_caller_info2.ptr;
4814         mbp = mbio->bio_buf;
4815
4816         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4817         KKASSERT(mbp != bp);
4818
4819         error = bp->b_error;
4820         if (bp->b_error == 0 &&
4821             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4822                 /*
4823                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4824                  * propagate these conditions to mbp.
4825                  */
4826                 error = EIO;
4827         }
4828
4829         donebytes = bp->b_bufsize;
4830
4831         relpbuf(bp, NULL);
4832
4833         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error, stats);
4834 }
4835
4836 void
4837 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats)
4838 {
4839         struct buf *mbp;
4840
4841         mbp = mbio->bio_buf;    
4842
4843         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4844
4845         /*
4846          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4847          *
4848          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4849          * use an atomic op to adjust b_flags.
4850          */
4851         if (error) {
4852                 mbp->b_error = error;
4853                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4854         }
4855
4856         /*
4857          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4858          * I/O if this was the last bit.
4859          */
4860         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4861                 mbp->b_resid = 0;
4862                 if (stats)
4863                         devstat_end_transaction_buf(stats, mbp);
4864                 biodone(mbio);
4865         }
4866 }
4867
4868 /*
4869  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4870  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4871  * it.
4872  */
4873 void
4874 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4875 {
4876         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4877 }
4878
4879 /*
4880  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4881  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4882  * transition to 0.
4883  */
4884 void
4885 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4886 {
4887         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4888
4889         /*
4890          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4891          * I/O if this was the last bit.
4892          */
4893         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4894                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4895                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4896                 else
4897                         mbp->b_resid = 0;
4898                 biodone(mbio);
4899         }
4900 }
4901
4902 /*
4903  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4904  */
4905 void
4906 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4907 {
4908         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4909
4910         if (error) {
4911                 mbp->b_error = error;
4912                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4913         }
4914 }
4915
4916 /*
4917  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4918  *
4919  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4920  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4921  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4922  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4923  */
4924 void
4925 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size, struct devstat *stats)
4926 {
4927         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4928         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4929
4930         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4931
4932         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4933
4934         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4935         BUF_KERNPROC(bp);
4936         bp->b_vp = vp;
4937         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4938         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4939         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4940         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4941         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4942
4943         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4944         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4945         bp->b_bio1.bio_caller_info2.ptr = stats;
4946 }
4947
4948 /*
4949  * print out statistics from the current status of the buffer pool
4950  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
4951  */
4952 #ifdef DEBUG
4953 void
4954 vfs_bufstats(void)
4955 {
4956         int i, j, count;
4957         struct buf *bp;
4958         struct bqueues *dp;
4959         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
4960         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
4961
4962         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
4963                 count = 0;
4964                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4965                         counts[j] = 0;
4966
4967                 spin_lock(&bufqspin);
4968                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
4969                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
4970                         count++;
4971                 }
4972                 spin_unlock(&bufqspin);
4973
4974                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
4975                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4976                         if (counts[j] != 0)
4977                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
4978                 kprintf("\n");
4979         }
4980 }
4981 #endif
4982
4983 #ifdef DDB
4984
4985 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4986 {
4987         /* get args */
4988         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4989
4990         if (!have_addr) {
4991                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4992                 return;
4993         }
4994
4995         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4996         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
4997         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
4998                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
4999                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
5000                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
5001                   bp->b_data,
5002                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
5003                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
5004                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
5005         if (bp->b_xio.xio_npages) {
5006                 int i;
5007                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
5008                         bp->b_xio.xio_npages);
5009                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
5010                         vm_page_t m;
5011                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
5012                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
5013                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5014                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
5015                                 db_printf(",");
5016                 }
5017                 db_printf("\n");
5018         }
5019 }
5020 #endif /* DDB */