584caaa6447ddd30514b4c6d6851f4bd6067d4d0
[dragonfly.git] / sys / vm / swap_pager.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1998,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
35  * Copyright (c) 1990 University of Utah.
36  * Copyright (c) 1991, 1993
37  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
38  *
39  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
40  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
41  * Science Department.
42  *
43  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
44  * modification, are permitted provided that the following conditions
45  * are met:
46  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
48  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
50  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
51  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
52  *    must display the following acknowledgement:
53  *      This product includes software developed by the University of
54  *      California, Berkeley and its contributors.
55  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
56  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
57  *    without specific prior written permission.
58  *
59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
69  * SUCH DAMAGE.
70  *
71  *                              New Swap System
72  *                              Matthew Dillon
73  *
74  * Radix Bitmap 'blists'.
75  *
76  *      - The new swapper uses the new radix bitmap code.  This should scale
77  *        to arbitrarily small or arbitrarily large swap spaces and an almost
78  *        arbitrary degree of fragmentation.
79  *
80  * Features:
81  *
82  *      - on the fly reallocation of swap during putpages.  The new system
83  *        does not try to keep previously allocated swap blocks for dirty
84  *        pages.  
85  *
86  *      - on the fly deallocation of swap
87  *
88  *      - No more garbage collection required.  Unnecessarily allocated swap
89  *        blocks only exist for dirty vm_page_t's now and these are already
90  *        cycled (in a high-load system) by the pager.  We also do on-the-fly
91  *        removal of invalidated swap blocks when a page is destroyed
92  *        or renamed.
93  *
94  * from: Utah $Hdr: swap_pager.c 1.4 91/04/30$
95  *
96  *      @(#)swap_pager.c        8.9 (Berkeley) 3/21/94
97  *
98  * $FreeBSD: src/sys/vm/swap_pager.c,v 1.130.2.12 2002/08/31 21:15:55 dillon Exp $
99  * $DragonFly: src/sys/vm/swap_pager.c,v 1.32 2008/07/01 02:02:56 dillon Exp $
100  */
101
102 #include <sys/param.h>
103 #include <sys/systm.h>
104 #include <sys/conf.h>
105 #include <sys/kernel.h>
106 #include <sys/proc.h>
107 #include <sys/buf.h>
108 #include <sys/vnode.h>
109 #include <sys/malloc.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/sysctl.h>
112 #include <sys/blist.h>
113 #include <sys/lock.h>
114 #include <sys/thread2.h>
115
116 #ifndef MAX_PAGEOUT_CLUSTER
117 #define MAX_PAGEOUT_CLUSTER 16
118 #endif
119
120 #define SWB_NPAGES      MAX_PAGEOUT_CLUSTER
121
122 #include "opt_swap.h"
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_object.h>
125 #include <vm/vm_page.h>
126 #include <vm/vm_pager.h>
127 #include <vm/vm_pageout.h>
128 #include <vm/swap_pager.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_zone.h>
131 #include <vm/vnode_pager.h>
132
133 #include <sys/buf2.h>
134 #include <vm/vm_page2.h>
135
136 #define SWM_FREE        0x02    /* free, period                 */
137 #define SWM_POP         0x04    /* pop out                      */
138
139 #define SWBIO_READ      0x01
140 #define SWBIO_WRITE     0x02
141 #define SWBIO_SYNC      0x04
142
143 /*
144  * vm_swap_size is in page-sized chunks now.  It was DEV_BSIZE'd chunks
145  * in the old system.
146  */
147
148 extern int vm_swap_size;        /* number of free swap blocks, in pages */
149
150 int swap_pager_full;            /* swap space exhaustion (task killing) */
151 static int swap_pager_almost_full; /* swap space exhaustion (w/ hysteresis)*/
152 static int nsw_rcount;          /* free read buffers                    */
153 static int nsw_wcount_sync;     /* limit write buffers / synchronous    */
154 static int nsw_wcount_async;    /* limit write buffers / asynchronous   */
155 static int nsw_wcount_async_max;/* assigned maximum                     */
156 static int nsw_cluster_max;     /* maximum VOP I/O allowed              */
157
158 struct blist *swapblist;
159 static int swap_async_max = 4;  /* maximum in-progress async I/O's      */
160 static int swap_burst_read = 0; /* allow burst reading */
161
162 extern struct vnode *swapdev_vp;        /* from vm_swap.c */
163
164 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_async_max,
165         CTLFLAG_RW, &swap_async_max, 0, "Maximum running async swap ops");
166 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_burst_read,
167         CTLFLAG_RW, &swap_burst_read, 0, "Allow burst reads for pageins");
168
169 vm_zone_t               swap_zone;
170
171 /*
172  * Red-Black tree for swblock entries
173  */
174 RB_GENERATE2(swblock_rb_tree, swblock, swb_entry, rb_swblock_compare,
175              vm_pindex_t, swb_index);
176
177 int
178 rb_swblock_compare(struct swblock *swb1, struct swblock *swb2)
179 {
180         if (swb1->swb_index < swb2->swb_index)
181                 return(-1);
182         if (swb1->swb_index > swb2->swb_index)
183                 return(1);
184         return(0);
185 }
186
187 /*
188  * pagerops for OBJT_SWAP - "swap pager".  Some ops are also global procedure
189  * calls hooked from other parts of the VM system and do not appear here.
190  * (see vm/swap_pager.h).
191  */
192
193 static vm_object_t
194                 swap_pager_alloc (void *handle, off_t size,
195                                   vm_prot_t prot, off_t offset);
196 static void     swap_pager_dealloc (vm_object_t object);
197 static int      swap_pager_getpage (vm_object_t, vm_page_t *, int);
198 static void     swap_chain_iodone(struct bio *biox);
199
200 struct pagerops swappagerops = {
201         swap_pager_alloc,       /* allocate an OBJT_SWAP object         */
202         swap_pager_dealloc,     /* deallocate an OBJT_SWAP object       */
203         swap_pager_getpage,     /* pagein                               */
204         swap_pager_putpages,    /* pageout                              */
205         swap_pager_haspage      /* get backing store status for page    */
206 };
207
208 /*
209  * dmmax is in page-sized chunks with the new swap system.  It was
210  * dev-bsized chunks in the old.  dmmax is always a power of 2.
211  *
212  * swap_*() routines are externally accessible.  swp_*() routines are
213  * internal.
214  */
215
216 int dmmax;
217 static int dmmax_mask;
218 int nswap_lowat = 128;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
219 int nswap_hiwat = 512;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
220
221 static __inline void    swp_sizecheck (void);
222 static void     swp_pager_async_iodone (struct bio *bio);
223
224 /*
225  * Swap bitmap functions
226  */
227
228 static __inline void    swp_pager_freeswapspace (daddr_t blk, int npages);
229 static __inline daddr_t swp_pager_getswapspace (int npages);
230
231 /*
232  * Metadata functions
233  */
234
235 static void swp_pager_meta_convert (vm_object_t);
236 static void swp_pager_meta_build (vm_object_t, vm_pindex_t, daddr_t);
237 static void swp_pager_meta_free (vm_object_t, vm_pindex_t, daddr_t);
238 static void swp_pager_meta_free_all (vm_object_t);
239 static daddr_t swp_pager_meta_ctl (vm_object_t, vm_pindex_t, int);
240
241 /*
242  * SWP_SIZECHECK() -    update swap_pager_full indication
243  *      
244  *      update the swap_pager_almost_full indication and warn when we are
245  *      about to run out of swap space, using lowat/hiwat hysteresis.
246  *
247  *      Clear swap_pager_full ( task killing ) indication when lowat is met.
248  *
249  *      No restrictions on call
250  *      This routine may not block.
251  *      This routine must be called at splvm()
252  */
253
254 static __inline void
255 swp_sizecheck(void)
256 {
257         if (vm_swap_size < nswap_lowat) {
258                 if (swap_pager_almost_full == 0) {
259                         kprintf("swap_pager: out of swap space\n");
260                         swap_pager_almost_full = 1;
261                 }
262         } else {
263                 swap_pager_full = 0;
264                 if (vm_swap_size > nswap_hiwat)
265                         swap_pager_almost_full = 0;
266         }
267 }
268
269 /*
270  * SWAP_PAGER_INIT() -  initialize the swap pager!
271  *
272  *      Expected to be started from system init.  NOTE:  This code is run 
273  *      before much else so be careful what you depend on.  Most of the VM
274  *      system has yet to be initialized at this point.
275  */
276 static void
277 swap_pager_init(void *arg __unused)
278 {
279         /*
280          * Device Stripe, in PAGE_SIZE'd blocks
281          */
282         dmmax = SWB_NPAGES * 2;
283         dmmax_mask = ~(dmmax - 1);
284 }
285 SYSINIT(vm_mem, SI_BOOT1_VM, SI_ORDER_THIRD, swap_pager_init, NULL)
286
287 /*
288  * SWAP_PAGER_SWAP_INIT() - swap pager initialization from pageout process
289  *
290  *      Expected to be started from pageout process once, prior to entering
291  *      its main loop.
292  */
293
294 void
295 swap_pager_swap_init(void)
296 {
297         int n, n2;
298
299         /*
300          * Number of in-transit swap bp operations.  Don't
301          * exhaust the pbufs completely.  Make sure we
302          * initialize workable values (0 will work for hysteresis
303          * but it isn't very efficient).
304          *
305          * The nsw_cluster_max is constrained by the number of pages an XIO
306          * holds, i.e., (MAXPHYS/PAGE_SIZE) and our locally defined
307          * MAX_PAGEOUT_CLUSTER.   Also be aware that swap ops are
308          * constrained by the swap device interleave stripe size.
309          *
310          * Currently we hardwire nsw_wcount_async to 4.  This limit is 
311          * designed to prevent other I/O from having high latencies due to
312          * our pageout I/O.  The value 4 works well for one or two active swap
313          * devices but is probably a little low if you have more.  Even so,
314          * a higher value would probably generate only a limited improvement
315          * with three or four active swap devices since the system does not
316          * typically have to pageout at extreme bandwidths.   We will want
317          * at least 2 per swap devices, and 4 is a pretty good value if you
318          * have one NFS swap device due to the command/ack latency over NFS.
319          * So it all works out pretty well.
320          */
321
322         nsw_cluster_max = min((MAXPHYS/PAGE_SIZE), MAX_PAGEOUT_CLUSTER);
323
324         nsw_rcount = (nswbuf + 1) / 2;
325         nsw_wcount_sync = (nswbuf + 3) / 4;
326         nsw_wcount_async = 4;
327         nsw_wcount_async_max = nsw_wcount_async;
328
329         /*
330          * The zone is dynamically allocated so generally size it to
331          * maxswzone (32MB to 512MB of KVM).  Set a minimum size based
332          * on physical memory of around 8x (each swblock can hold 16 pages).
333          *
334          * With the advent of SSDs (vs HDs) the practical (swap:memory) ratio
335          * has increased dramatically.
336          */
337         n = vmstats.v_page_count / 2;
338         if (maxswzone && n < maxswzone / sizeof(struct swblock))
339                 n = maxswzone / sizeof(struct swblock);
340         n2 = n;
341
342         do {
343                 swap_zone = zinit(
344                         "SWAPMETA", 
345                         sizeof(struct swblock), 
346                         n,
347                         ZONE_INTERRUPT, 
348                         1);
349                 if (swap_zone != NULL)
350                         break;
351                 /*
352                  * if the allocation failed, try a zone two thirds the
353                  * size of the previous attempt.
354                  */
355                 n -= ((n + 2) / 3);
356         } while (n > 0);
357
358         if (swap_zone == NULL)
359                 panic("swap_pager_swap_init: swap_zone == NULL");
360         if (n2 != n)
361                 kprintf("Swap zone entries reduced from %d to %d.\n", n2, n);
362 }
363
364 /*
365  * SWAP_PAGER_ALLOC() - allocate a new OBJT_SWAP VM object and instantiate
366  *                      its metadata structures.
367  *
368  *      This routine is called from the mmap and fork code to create a new
369  *      OBJT_SWAP object.  We do this by creating an OBJT_DEFAULT object
370  *      and then converting it with swp_pager_meta_convert().
371  *
372  *      This routine may block in vm_object_allocate() and create a named
373  *      object lookup race, so we must interlock.   We must also run at
374  *      splvm() for the object lookup to handle races with interrupts, but
375  *      we do not have to maintain splvm() in between the lookup and the
376  *      add because (I believe) it is not possible to attempt to create
377  *      a new swap object w/handle when a default object with that handle
378  *      already exists.
379  */
380
381 static vm_object_t
382 swap_pager_alloc(void *handle, off_t size, vm_prot_t prot, off_t offset)
383 {
384         vm_object_t object;
385
386         KKASSERT(handle == NULL);
387 #if 0
388         if (handle) {
389                 /*
390                  * Reference existing named region or allocate new one.  There
391                  * should not be a race here against swp_pager_meta_build()
392                  * as called from vm_page_remove() in regards to the lookup
393                  * of the handle.
394                  */
395                 while (sw_alloc_interlock) {
396                         sw_alloc_interlock = -1;
397                         tsleep(&sw_alloc_interlock, 0, "swpalc", 0);
398                 }
399                 sw_alloc_interlock = 1;
400
401                 object = vm_pager_object_lookup(NOBJLIST(handle), handle);
402
403                 if (object != NULL) {
404                         vm_object_reference(object);
405                 } else {
406                         object = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
407                                 OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
408                         object->handle = handle;
409                         swp_pager_meta_convert(object);
410                 }
411
412                 if (sw_alloc_interlock < 0)
413                         wakeup(&sw_alloc_interlock);
414                 sw_alloc_interlock = 0;
415         } else { ... }
416 #endif
417         object = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
418                                     OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
419         swp_pager_meta_convert(object);
420
421         return (object);
422 }
423
424 /*
425  * SWAP_PAGER_DEALLOC() -       remove swap metadata from object
426  *
427  *      The swap backing for the object is destroyed.  The code is 
428  *      designed such that we can reinstantiate it later, but this
429  *      routine is typically called only when the entire object is
430  *      about to be destroyed.
431  *
432  *      This routine may block, but no longer does. 
433  *
434  *      The object must be locked or unreferenceable.
435  */
436
437 static void
438 swap_pager_dealloc(vm_object_t object)
439 {
440         vm_object_pip_wait(object, "swpdea");
441
442         /*
443          * Free all remaining metadata.  We only bother to free it from 
444          * the swap meta data.  We do not attempt to free swapblk's still
445          * associated with vm_page_t's for this object.  We do not care
446          * if paging is still in progress on some objects.
447          */
448         crit_enter();
449         swp_pager_meta_free_all(object);
450         crit_exit();
451 }
452
453 /************************************************************************
454  *                      SWAP PAGER BITMAP ROUTINES                      *
455  ************************************************************************/
456
457 /*
458  * SWP_PAGER_GETSWAPSPACE() -   allocate raw swap space
459  *
460  *      Allocate swap for the requested number of pages.  The starting
461  *      swap block number (a page index) is returned or SWAPBLK_NONE
462  *      if the allocation failed.
463  *
464  *      Also has the side effect of advising that somebody made a mistake
465  *      when they configured swap and didn't configure enough.
466  *
467  *      Must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
468  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
469  *
470  *      This routine may not block
471  *      This routine must be called at splvm().
472  */
473
474 static __inline daddr_t
475 swp_pager_getswapspace(int npages)
476 {
477         daddr_t blk;
478
479         if ((blk = blist_alloc(swapblist, npages)) == SWAPBLK_NONE) {
480                 if (swap_pager_full != 2) {
481                         kprintf("swap_pager_getswapspace: failed\n");
482                         swap_pager_full = 2;
483                         swap_pager_almost_full = 1;
484                 }
485         } else {
486                 vm_swap_size -= npages;
487                 swp_sizecheck();
488         }
489         return(blk);
490 }
491
492 /*
493  * SWP_PAGER_FREESWAPSPACE() -  free raw swap space 
494  *
495  *      This routine returns the specified swap blocks back to the bitmap.
496  *
497  *      Note:  This routine may not block (it could in the old swap code),
498  *      and through the use of the new blist routines it does not block.
499  *
500  *      We must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
501  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
502  *
503  *      This routine may not block
504  *      This routine must be called at splvm().
505  */
506
507 static __inline void
508 swp_pager_freeswapspace(daddr_t blk, int npages)
509 {
510         blist_free(swapblist, blk, npages);
511         vm_swap_size += npages;
512         swp_sizecheck();
513 }
514
515 /*
516  * SWAP_PAGER_FREESPACE() -     frees swap blocks associated with a page
517  *                              range within an object.
518  *
519  *      This is a globally accessible routine.
520  *
521  *      This routine removes swapblk assignments from swap metadata.
522  *
523  *      The external callers of this routine typically have already destroyed 
524  *      or renamed vm_page_t's associated with this range in the object so 
525  *      we should be ok.
526  *
527  *      This routine may be called at any spl.  We up our spl to splvm
528  *      temporarily in order to perform the metadata removal.
529  */
530 void
531 swap_pager_freespace(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_size_t size)
532 {
533         crit_enter();
534         swp_pager_meta_free(object, start, size);
535         crit_exit();
536 }
537
538 /*
539  * SWAP_PAGER_RESERVE() - reserve swap blocks in object
540  *
541  *      Assigns swap blocks to the specified range within the object.  The 
542  *      swap blocks are not zerod.  Any previous swap assignment is destroyed.
543  *
544  *      Returns 0 on success, -1 on failure.
545  */
546 int
547 swap_pager_reserve(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_size_t size)
548 {
549         int n = 0;
550         daddr_t blk = SWAPBLK_NONE;
551         vm_pindex_t beg = start;        /* save start index */
552
553         crit_enter();
554         while (size) {
555                 if (n == 0) {
556                         n = BLIST_MAX_ALLOC;
557                         while ((blk = swp_pager_getswapspace(n)) == SWAPBLK_NONE) {
558                                 n >>= 1;
559                                 if (n == 0) {
560                                         swp_pager_meta_free(object, beg, start - beg);
561                                         crit_exit();
562                                         return(-1);
563                                 }
564                         }
565                 }
566                 swp_pager_meta_build(object, start, blk);
567                 --size;
568                 ++start;
569                 ++blk;
570                 --n;
571         }
572         swp_pager_meta_free(object, start, n);
573         crit_exit();
574         return(0);
575 }
576
577 /*
578  * SWAP_PAGER_COPY() -  copy blocks from source pager to destination pager
579  *                      and destroy the source.
580  *
581  *      Copy any valid swapblks from the source to the destination.  In
582  *      cases where both the source and destination have a valid swapblk,
583  *      we keep the destination's.
584  *
585  *      This routine is allowed to block.  It may block allocating metadata
586  *      indirectly through swp_pager_meta_build() or if paging is still in
587  *      progress on the source. 
588  *
589  *      This routine can be called at any spl
590  *
591  *      XXX vm_page_collapse() kinda expects us not to block because we 
592  *      supposedly do not need to allocate memory, but for the moment we
593  *      *may* have to get a little memory from the zone allocator, but
594  *      it is taken from the interrupt memory.  We should be ok. 
595  *
596  *      The source object contains no vm_page_t's (which is just as well)
597  *
598  *      The source object is of type OBJT_SWAP.
599  *
600  *      The source and destination objects must be locked or 
601  *      inaccessible (XXX are they ?)
602  */
603
604 void
605 swap_pager_copy(vm_object_t srcobject, vm_object_t dstobject,
606     vm_pindex_t offset, int destroysource)
607 {
608         vm_pindex_t i;
609
610         crit_enter();
611
612         /*
613          * transfer source to destination.
614          */
615
616         for (i = 0; i < dstobject->size; ++i) {
617                 daddr_t dstaddr;
618
619                 /*
620                  * Locate (without changing) the swapblk on the destination,
621                  * unless it is invalid in which case free it silently, or
622                  * if the destination is a resident page, in which case the
623                  * source is thrown away.
624                  */
625
626                 dstaddr = swp_pager_meta_ctl(dstobject, i, 0);
627
628                 if (dstaddr == SWAPBLK_NONE) {
629                         /*
630                          * Destination has no swapblk and is not resident,
631                          * copy source.
632                          */
633                         daddr_t srcaddr;
634
635                         srcaddr = swp_pager_meta_ctl(
636                             srcobject, 
637                             i + offset,
638                             SWM_POP
639                         );
640
641                         if (srcaddr != SWAPBLK_NONE)
642                                 swp_pager_meta_build(dstobject, i, srcaddr);
643                 } else {
644                         /*
645                          * Destination has valid swapblk or it is represented
646                          * by a resident page.  We destroy the sourceblock.
647                          */
648                         
649                         swp_pager_meta_ctl(srcobject, i + offset, SWM_FREE);
650                 }
651         }
652
653         /*
654          * Free left over swap blocks in source.
655          *
656          * We have to revert the type to OBJT_DEFAULT so we do not accidently
657          * double-remove the object from the swap queues.
658          */
659
660         if (destroysource) {
661                 /*
662                  * Reverting the type is not necessary, the caller is going
663                  * to destroy srcobject directly, but I'm doing it here
664                  * for consistency since we've removed the object from its
665                  * queues.
666                  */
667                 swp_pager_meta_free_all(srcobject);
668                 srcobject->type = OBJT_DEFAULT;
669         }
670         crit_exit();
671 }
672
673 /*
674  * SWAP_PAGER_HASPAGE() -       determine if we have good backing store for
675  *                              the requested page.
676  *
677  *      We determine whether good backing store exists for the requested
678  *      page and return TRUE if it does, FALSE if it doesn't.
679  *
680  *      If TRUE, we also try to determine how much valid, contiguous backing
681  *      store exists before and after the requested page within a reasonable
682  *      distance.  We do not try to restrict it to the swap device stripe
683  *      (that is handled in getpages/putpages).  It probably isn't worth
684  *      doing here.
685  */
686
687 boolean_t
688 swap_pager_haspage(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
689 {
690         daddr_t blk0;
691
692         /*
693          * do we have good backing store at the requested index ?
694          */
695
696         crit_enter();
697         blk0 = swp_pager_meta_ctl(object, pindex, 0);
698
699         if (blk0 == SWAPBLK_NONE) {
700                 crit_exit();
701                 return (FALSE);
702         }
703
704 #if 0
705         /*
706          * find backwards-looking contiguous good backing store
707          */
708         if (before != NULL) {
709                 int i;
710
711                 for (i = 1; i < (SWB_NPAGES/2); ++i) {
712                         daddr_t blk;
713
714                         if (i > pindex)
715                                 break;
716                         blk = swp_pager_meta_ctl(object, pindex - i, 0);
717                         if (blk != blk0 - i)
718                                 break;
719                 }
720                 *before = (i - 1);
721         }
722
723         /*
724          * find forward-looking contiguous good backing store
725          */
726
727         if (after != NULL) {
728                 int i;
729
730                 for (i = 1; i < (SWB_NPAGES/2); ++i) {
731                         daddr_t blk;
732
733                         blk = swp_pager_meta_ctl(object, pindex + i, 0);
734                         if (blk != blk0 + i)
735                                 break;
736                 }
737                 *after = (i - 1);
738         }
739 #endif
740         crit_exit();
741         return (TRUE);
742 }
743
744 /*
745  * SWAP_PAGER_PAGE_UNSWAPPED() - remove swap backing store related to page
746  *
747  * This removes any associated swap backing store, whether valid or
748  * not, from the page.  This operates on any VM object, not just OBJT_SWAP
749  * objects.
750  *
751  * This routine is typically called when a page is made dirty, at
752  * which point any associated swap can be freed.  MADV_FREE also
753  * calls us in a special-case situation
754  *
755  * NOTE!!!  If the page is clean and the swap was valid, the caller
756  * should make the page dirty before calling this routine.  This routine
757  * does NOT change the m->dirty status of the page.  Also: MADV_FREE
758  * depends on it.
759  *
760  * This routine may not block
761  * This routine must be called at splvm()
762  */
763 void
764 swap_pager_unswapped(vm_page_t m)
765 {
766         swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, SWM_FREE);
767 }
768
769 /*
770  * SWAP_PAGER_STRATEGY() - read, write, free blocks
771  *
772  * This implements a VM OBJECT strategy function using swap backing store.
773  * This can operate on any VM OBJECT type, not necessarily just OBJT_SWAP
774  * types.
775  *
776  * This is intended to be a cacheless interface (i.e. caching occurs at
777  * higher levels), and is also used as a swap-based SSD cache for vnode
778  * and device objects.
779  *
780  * All I/O goes directly to and from the swap device.
781  *      
782  * We currently attempt to run I/O synchronously or asynchronously as
783  * the caller requests.  This isn't perfect because we loose error
784  * sequencing when we run multiple ops in parallel to satisfy a request.
785  * But this is swap, so we let it all hang out.
786  */
787 void
788 swap_pager_strategy(vm_object_t object, struct bio *bio)
789 {
790         struct buf *bp = bio->bio_buf;
791         struct bio *nbio;
792         vm_pindex_t start;
793         vm_pindex_t biox_blkno = 0;
794         int count;
795         char *data;
796         struct bio *biox;
797         struct buf *bufx;
798         struct bio_track *track;
799
800         /*
801          * tracking for swapdev vnode I/Os
802          */
803         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
804                 track = &swapdev_vp->v_track_read;
805         else
806                 track = &swapdev_vp->v_track_write;
807
808         if (bp->b_bcount & PAGE_MASK) {
809                 bp->b_error = EINVAL;
810                 bp->b_flags |= B_ERROR | B_INVAL;
811                 biodone(bio);
812                 kprintf("swap_pager_strategy: bp %p offset %lld size %d, "
813                         "not page bounded\n",
814                         bp, (long long)bio->bio_offset, (int)bp->b_bcount);
815                 return;
816         }
817
818         /*
819          * Clear error indication, initialize page index, count, data pointer.
820          */
821         bp->b_error = 0;
822         bp->b_flags &= ~B_ERROR;
823         bp->b_resid = bp->b_bcount;
824
825         start = (vm_pindex_t)(bio->bio_offset >> PAGE_SHIFT);
826         count = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
827         data = bp->b_data;
828
829         /*
830          * Deal with BUF_CMD_FREEBLKS
831          */
832         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_FREEBLKS) {
833                 /*
834                  * FREE PAGE(s) - destroy underlying swap that is no longer
835                  *                needed.
836                  */
837                 swp_pager_meta_free(object, start, count);
838                 bp->b_resid = 0;
839                 biodone(bio);
840                 return;
841         }
842
843         /*
844          * We need to be able to create a new cluster of I/O's.  We cannot
845          * use the caller fields of the passed bio so push a new one.
846          *
847          * Because nbio is just a placeholder for the cluster links,
848          * we can biodone() the original bio instead of nbio to make
849          * things a bit more efficient.
850          */
851         nbio = push_bio(bio);
852         nbio->bio_offset = bio->bio_offset;
853         nbio->bio_caller_info1.cluster_head = NULL;
854         nbio->bio_caller_info2.cluster_tail = NULL;
855
856         biox = NULL;
857         bufx = NULL;
858
859         /*
860          * Execute read or write
861          */
862         while (count > 0) {
863                 daddr_t blk;
864
865                 /*
866                  * Obtain block.  If block not found and writing, allocate a
867                  * new block and build it into the object.
868                  */
869                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, start, 0);
870                 if ((blk == SWAPBLK_NONE) && bp->b_cmd != BUF_CMD_READ) {
871                         blk = swp_pager_getswapspace(1);
872                         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
873                                 bp->b_error = ENOMEM;
874                                 bp->b_flags |= B_ERROR;
875                                 break;
876                         }
877                         swp_pager_meta_build(object, start, blk);
878                 }
879                         
880                 /*
881                  * Do we have to flush our current collection?  Yes if:
882                  *
883                  *      - no swap block at this index
884                  *      - swap block is not contiguous
885                  *      - we cross a physical disk boundry in the
886                  *        stripe.
887                  */
888                 if (
889                     biox && (biox_blkno + btoc(bufx->b_bcount) != blk ||
890                      ((biox_blkno ^ blk) & dmmax_mask)
891                     )
892                 ) {
893                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ) {
894                                 ++mycpu->gd_cnt.v_swapin;
895                                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += btoc(bufx->b_bcount);
896                         } else {
897                                 ++mycpu->gd_cnt.v_swapout;
898                                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += btoc(bufx->b_bcount);
899                                 bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
900                         }
901
902                         /*
903                          * Finished with this buf.
904                          */
905                         KKASSERT(bufx->b_bcount != 0);
906                         if (bufx->b_cmd != BUF_CMD_READ)
907                                 bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
908                         biox = NULL;
909                         bufx = NULL;
910                 }
911
912                 /*
913                  * Add new swapblk to biox, instantiating biox if necessary.
914                  * Zero-fill reads are able to take a shortcut.
915                  */
916                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
917                         /*
918                          * We can only get here if we are reading.  Since
919                          * we are at splvm() we can safely modify b_resid,
920                          * even if chain ops are in progress.
921                          */
922                         bzero(data, PAGE_SIZE);
923                         bp->b_resid -= PAGE_SIZE;
924                 } else {
925                         if (biox == NULL) {
926                                 /* XXX chain count > 4, wait to <= 4 */
927
928                                 bufx = getpbuf(NULL);
929                                 biox = &bufx->b_bio1;
930                                 cluster_append(nbio, bufx);
931                                 bufx->b_flags |= (bufx->b_flags & B_ORDERED);
932                                 bufx->b_cmd = bp->b_cmd;
933                                 biox->bio_done = swap_chain_iodone;
934                                 biox->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
935                                 biox->bio_caller_info1.cluster_parent = nbio;
936                                 biox_blkno = blk;
937                                 bufx->b_bcount = 0;
938                                 bufx->b_data = data;
939                         }
940                         bufx->b_bcount += PAGE_SIZE;
941                 }
942                 --count;
943                 ++start;
944                 data += PAGE_SIZE;
945         }
946
947         /*
948          *  Flush out last buffer
949          */
950         if (biox) {
951                 if (bufx->b_cmd == BUF_CMD_READ) {
952                         ++mycpu->gd_cnt.v_swapin;
953                         mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += btoc(bufx->b_bcount);
954                 } else {
955                         ++mycpu->gd_cnt.v_swapout;
956                         mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += btoc(bufx->b_bcount);
957                         bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
958                 }
959                 KKASSERT(bufx->b_bcount);
960                 if (bufx->b_cmd != BUF_CMD_READ)
961                         bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
962                 /* biox, bufx = NULL */
963         }
964
965         /*
966          * Now initiate all the I/O.  Be careful looping on our chain as
967          * I/O's may complete while we are still initiating them.
968          */
969         nbio->bio_caller_info2.cluster_tail = NULL;
970         bufx = nbio->bio_caller_info1.cluster_head;
971
972         while (bufx) {
973                 biox = &bufx->b_bio1;
974                 BUF_KERNPROC(bufx);
975                 bufx = bufx->b_cluster_next;
976                 vn_strategy(swapdev_vp, biox);
977         }
978
979         /*
980          * Completion of the cluster will also call biodone_chain(nbio).
981          * We never call biodone(nbio) so we don't have to worry about
982          * setting up a bio_done callback.  It's handled in the sub-IO.
983          */
984         /**/
985 }
986
987 static void
988 swap_chain_iodone(struct bio *biox)
989 {
990         struct buf **nextp;
991         struct buf *bufx;       /* chained sub-buffer */
992         struct bio *nbio;       /* parent nbio with chain glue */
993         struct buf *bp;         /* original bp associated with nbio */
994         int chain_empty;
995
996         bufx = biox->bio_buf;
997         nbio = biox->bio_caller_info1.cluster_parent;
998         bp = nbio->bio_buf;
999
1000         /*
1001          * Update the original buffer
1002          */
1003         KKASSERT(bp != NULL);
1004         if (bufx->b_flags & B_ERROR) {
1005                 atomic_set_int(&bufx->b_flags, B_ERROR);
1006                 bp->b_error = bufx->b_error;
1007         } else if (bufx->b_resid != 0) {
1008                 atomic_set_int(&bufx->b_flags, B_ERROR);
1009                 bp->b_error = EINVAL;
1010         } else {
1011                 atomic_subtract_int(&bp->b_resid, bufx->b_bcount);
1012         }
1013
1014         /*
1015          * Remove us from the chain.
1016          */
1017         spin_lock_wr(&bp->b_lock.lk_spinlock);
1018         nextp = &nbio->bio_caller_info1.cluster_head;
1019         while (*nextp != bufx) {
1020                 KKASSERT(*nextp != NULL);
1021                 nextp = &(*nextp)->b_cluster_next;
1022         }
1023         *nextp = bufx->b_cluster_next;
1024         chain_empty = (nbio->bio_caller_info1.cluster_head == NULL);
1025         spin_unlock_wr(&bp->b_lock.lk_spinlock);
1026
1027         /*
1028          * Clean up bufx.  If the chain is now empty we finish out
1029          * the parent.  Note that we may be racing other completions
1030          * so we must use the chain_empty status from above.
1031          */
1032         if (chain_empty) {
1033                 if (bp->b_resid != 0 && !(bp->b_flags & B_ERROR)) {
1034                         atomic_set_int(&bp->b_flags, B_ERROR);
1035                         bp->b_error = EINVAL;
1036                 }
1037                 biodone_chain(nbio);
1038         }
1039         relpbuf(bufx, NULL);
1040 }
1041
1042 /*
1043  * SWAP_PAGER_GETPAGES() - bring page in from swap
1044  *
1045  * The requested page may have to be brought in from swap.  Calculate the
1046  * swap block and bring in additional pages if possible.  All pages must
1047  * have contiguous swap block assignments and reside in the same object.
1048  *
1049  * The caller has a single vm_object_pip_add() reference prior to
1050  * calling us and we should return with the same.
1051  *
1052  * The caller has BUSY'd the page.  We should return with (*mpp) left busy,
1053  * and any additinal pages unbusied.
1054  *
1055  * If the caller encounters a PG_RAM page it will pass it to us even though
1056  * it may be valid and dirty.  We cannot overwrite the page in this case!
1057  * The case is used to allow us to issue pure read-aheads.
1058  *
1059  * NOTE! XXX This code does not entirely pipeline yet due to the fact that
1060  *       the PG_RAM page is validated at the same time as mreq.  What we
1061  *       really need to do is issue a separate read-ahead pbuf.
1062  */
1063 static int
1064 swap_pager_getpage(vm_object_t object, vm_page_t *mpp, int seqaccess)
1065 {
1066         struct buf *bp;
1067         struct bio *bio;
1068         vm_page_t mreq;
1069         vm_page_t m;
1070         vm_offset_t kva;
1071         daddr_t blk;
1072         int i;
1073         int j;
1074         int raonly;
1075         vm_page_t marray[XIO_INTERNAL_PAGES];
1076
1077         mreq = *mpp;
1078
1079         if (mreq->object != object) {
1080                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1081                     object, 
1082                     mreq->object
1083                 );
1084         }
1085
1086         /*
1087          * We don't want to overwrite a fully valid page as it might be
1088          * dirty.  This case can occur when e.g. vm_fault hits a perfectly
1089          * valid page with PG_RAM set.
1090          *
1091          * In this case we see if the next page is a suitable page-in
1092          * candidate and if it is we issue read-ahead.  PG_RAM will be
1093          * set on the last page of the read-ahead to continue the pipeline.
1094          */
1095         if (mreq->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
1096                 if (swap_burst_read == 0 || mreq->pindex + 1 >= object->size)
1097                         return(VM_PAGER_OK);
1098                 crit_enter();
1099                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, mreq->pindex + 1, 0);
1100                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1101                         crit_exit();
1102                         return(VM_PAGER_OK);
1103                 }
1104                 m = vm_page_lookup(object, mreq->pindex + 1);
1105                 if (m == NULL) {
1106                         m = vm_page_alloc(object, mreq->pindex + 1,
1107                                           VM_ALLOC_QUICK);
1108                         if (m == NULL) {
1109                                 crit_exit();
1110                                 return(VM_PAGER_OK);
1111                         }
1112                 } else {
1113                         if ((m->flags & PG_BUSY) || m->busy || m->valid) {
1114                                 crit_exit();
1115                                 return(VM_PAGER_OK);
1116                         }
1117                         vm_page_unqueue_nowakeup(m);
1118                         vm_page_busy(m);
1119                 }
1120                 mreq = m;
1121                 raonly = 1;
1122                 crit_exit();
1123         } else {
1124                 raonly = 0;
1125         }
1126
1127         /*
1128          * Try to block-read contiguous pages from swap if sequential,
1129          * otherwise just read one page.  Contiguous pages from swap must
1130          * reside within a single device stripe because the I/O cannot be
1131          * broken up across multiple stripes.
1132          *
1133          * Note that blk and iblk can be SWAPBLK_NONE but the loop is
1134          * set up such that the case(s) are handled implicitly.
1135          */
1136         crit_enter();
1137         blk = swp_pager_meta_ctl(mreq->object, mreq->pindex, 0);
1138         marray[0] = mreq;
1139
1140         for (i = 1; swap_burst_read &&
1141                     i < XIO_INTERNAL_PAGES &&
1142                     mreq->pindex + i < object->size; ++i) {
1143                 daddr_t iblk;
1144
1145                 iblk = swp_pager_meta_ctl(object, mreq->pindex + i, 0);
1146                 if (iblk != blk + i)
1147                         break;
1148                 if ((blk ^ iblk) & dmmax_mask)
1149                         break;
1150                 m = vm_page_lookup(object, mreq->pindex + i);
1151                 if (m == NULL) {
1152                         m = vm_page_alloc(object, mreq->pindex + i,
1153                                           VM_ALLOC_QUICK);
1154                         if (m == NULL)
1155                                 break;
1156                 } else {
1157                         if ((m->flags & PG_BUSY) || m->busy || m->valid)
1158                                 break;
1159                         vm_page_unqueue_nowakeup(m);
1160                         vm_page_busy(m);
1161                 }
1162                 marray[i] = m;
1163         }
1164         if (i > 1)
1165                 vm_page_flag_set(marray[i - 1], PG_RAM);
1166
1167         crit_exit();
1168
1169         /*
1170          * If mreq is the requested page and we have nothing to do return
1171          * VM_PAGER_FAIL.  If raonly is set mreq is just another read-ahead
1172          * page and must be cleaned up.
1173          */
1174         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1175                 KKASSERT(i == 1);
1176                 if (raonly) {
1177                         vnode_pager_freepage(mreq);
1178                         return(VM_PAGER_OK);
1179                 } else {
1180                         return(VM_PAGER_FAIL);
1181                 }
1182         }
1183
1184         /*
1185          * map our page(s) into kva for input
1186          */
1187         bp = getpbuf(&nsw_rcount);
1188         bio = &bp->b_bio1;
1189         kva = (vm_offset_t) bp->b_kvabase;
1190         bcopy(marray, bp->b_xio.xio_pages, i * sizeof(vm_page_t));
1191         pmap_qenter(kva, bp->b_xio.xio_pages, i);
1192
1193         bp->b_data = (caddr_t)kva;
1194         bp->b_bcount = PAGE_SIZE * i;
1195         bp->b_xio.xio_npages = i;
1196         bio->bio_done = swp_pager_async_iodone;
1197         bio->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1198         bio->bio_caller_info1.index = SWBIO_READ;
1199
1200         /*
1201          * Set index.  If raonly set the index beyond the array so all
1202          * the pages are treated the same, otherwise the original mreq is
1203          * at index 0.
1204          */
1205         if (raonly)
1206                 bio->bio_driver_info = (void *)(intptr_t)i;
1207         else
1208                 bio->bio_driver_info = (void *)(intptr_t)0;
1209
1210         for (j = 0; j < i; ++j)
1211                 vm_page_flag_set(bp->b_xio.xio_pages[j], PG_SWAPINPROG);
1212
1213         mycpu->gd_cnt.v_swapin++;
1214         mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += bp->b_xio.xio_npages;
1215
1216         /*
1217          * We still hold the lock on mreq, and our automatic completion routine
1218          * does not remove it.
1219          */
1220         vm_object_pip_add(object, bp->b_xio.xio_npages);
1221
1222         /*
1223          * perform the I/O.  NOTE!!!  bp cannot be considered valid after
1224          * this point because we automatically release it on completion.
1225          * Instead, we look at the one page we are interested in which we
1226          * still hold a lock on even through the I/O completion.
1227          *
1228          * The other pages in our m[] array are also released on completion,
1229          * so we cannot assume they are valid anymore either.
1230          */
1231         bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
1232         BUF_KERNPROC(bp);
1233         vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1234
1235         /*
1236          * Wait for the page we want to complete.  PG_SWAPINPROG is always
1237          * cleared on completion.  If an I/O error occurs, SWAPBLK_NONE
1238          * is set in the meta-data.
1239          *
1240          * If this is a read-ahead only we return immediately without
1241          * waiting for I/O.
1242          */
1243         if (raonly)
1244                 return(VM_PAGER_OK);
1245
1246         /*
1247          * Read-ahead includes originally requested page case.
1248          */
1249         crit_enter();
1250         while ((mreq->flags & PG_SWAPINPROG) != 0) {
1251                 vm_page_flag_set(mreq, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1252                 mycpu->gd_cnt.v_intrans++;
1253                 if (tsleep(mreq, 0, "swread", hz*20)) {
1254                         kprintf(
1255                             "swap_pager: indefinite wait buffer: "
1256                                 " offset: %lld, size: %ld\n",
1257                             (long long)bio->bio_offset,
1258                             (long)bp->b_bcount
1259                         );
1260                 }
1261         }
1262         crit_exit();
1263
1264         /*
1265          * mreq is left bussied after completion, but all the other pages
1266          * are freed.  If we had an unrecoverable read error the page will
1267          * not be valid.
1268          */
1269         if (mreq->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
1270                 return(VM_PAGER_ERROR);
1271         else
1272                 return(VM_PAGER_OK);
1273
1274         /*
1275          * A final note: in a low swap situation, we cannot deallocate swap
1276          * and mark a page dirty here because the caller is likely to mark
1277          * the page clean when we return, causing the page to possibly revert 
1278          * to all-zero's later.
1279          */
1280 }
1281
1282 /*
1283  *      swap_pager_putpages: 
1284  *
1285  *      Assign swap (if necessary) and initiate I/O on the specified pages.
1286  *
1287  *      We support both OBJT_DEFAULT and OBJT_SWAP objects.  DEFAULT objects
1288  *      are automatically converted to SWAP objects.
1289  *
1290  *      In a low memory situation we may block in vn_strategy(), but the new 
1291  *      vm_page reservation system coupled with properly written VFS devices 
1292  *      should ensure that no low-memory deadlock occurs.  This is an area
1293  *      which needs work.
1294  *
1295  *      The parent has N vm_object_pip_add() references prior to
1296  *      calling us and will remove references for rtvals[] that are
1297  *      not set to VM_PAGER_PEND.  We need to remove the rest on I/O
1298  *      completion.
1299  *
1300  *      The parent has soft-busy'd the pages it passes us and will unbusy
1301  *      those whos rtvals[] entry is not set to VM_PAGER_PEND on return.
1302  *      We need to unbusy the rest on I/O completion.
1303  */
1304 void
1305 swap_pager_putpages(vm_object_t object, vm_page_t *m, int count,
1306                     boolean_t sync, int *rtvals)
1307 {
1308         int i;
1309         int n = 0;
1310
1311         if (count && m[0]->object != object) {
1312                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1313                     object, 
1314                     m[0]->object
1315                 );
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Step 1
1320          *
1321          * Turn object into OBJT_SWAP
1322          * check for bogus sysops
1323          * force sync if not pageout process
1324          */
1325         if (object->type == OBJT_DEFAULT)
1326                 swp_pager_meta_convert(object);
1327
1328         if (curthread != pagethread)
1329                 sync = TRUE;
1330
1331         /*
1332          * Step 2
1333          *
1334          * Update nsw parameters from swap_async_max sysctl values.  
1335          * Do not let the sysop crash the machine with bogus numbers.
1336          */
1337
1338         if (swap_async_max != nsw_wcount_async_max) {
1339                 int n;
1340
1341                 /*
1342                  * limit range
1343                  */
1344                 if ((n = swap_async_max) > nswbuf / 2)
1345                         n = nswbuf / 2;
1346                 if (n < 1)
1347                         n = 1;
1348                 swap_async_max = n;
1349
1350                 /*
1351                  * Adjust difference ( if possible ).  If the current async
1352                  * count is too low, we may not be able to make the adjustment
1353                  * at this time.
1354                  */
1355                 crit_enter();
1356                 n -= nsw_wcount_async_max;
1357                 if (nsw_wcount_async + n >= 0) {
1358                         nsw_wcount_async += n;
1359                         nsw_wcount_async_max += n;
1360                         wakeup(&nsw_wcount_async);
1361                 }
1362                 crit_exit();
1363         }
1364
1365         /*
1366          * Step 3
1367          *
1368          * Assign swap blocks and issue I/O.  We reallocate swap on the fly.
1369          * The page is left dirty until the pageout operation completes
1370          * successfully.
1371          */
1372
1373         for (i = 0; i < count; i += n) {
1374                 struct buf *bp;
1375                 struct bio *bio;
1376                 daddr_t blk;
1377                 int j;
1378
1379                 /*
1380                  * Maximum I/O size is limited by a number of factors.
1381                  */
1382
1383                 n = min(BLIST_MAX_ALLOC, count - i);
1384                 n = min(n, nsw_cluster_max);
1385
1386                 crit_enter();
1387
1388                 /*
1389                  * Get biggest block of swap we can.  If we fail, fall
1390                  * back and try to allocate a smaller block.  Don't go
1391                  * overboard trying to allocate space if it would overly
1392                  * fragment swap.
1393                  */
1394                 while (
1395                     (blk = swp_pager_getswapspace(n)) == SWAPBLK_NONE &&
1396                     n > 4
1397                 ) {
1398                         n >>= 1;
1399                 }
1400                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1401                         for (j = 0; j < n; ++j)
1402                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_FAIL;
1403                         crit_exit();
1404                         continue;
1405                 }
1406
1407                 /*
1408                  * The I/O we are constructing cannot cross a physical
1409                  * disk boundry in the swap stripe.  Note: we are still
1410                  * at splvm().
1411                  */
1412                 if ((blk ^ (blk + n)) & dmmax_mask) {
1413                         j = ((blk + dmmax) & dmmax_mask) - blk;
1414                         swp_pager_freeswapspace(blk + j, n - j);
1415                         n = j;
1416                 }
1417
1418                 /*
1419                  * All I/O parameters have been satisfied, build the I/O
1420                  * request and assign the swap space.
1421                  */
1422
1423                 if (sync == TRUE)
1424                         bp = getpbuf(&nsw_wcount_sync);
1425                 else
1426                         bp = getpbuf(&nsw_wcount_async);
1427                 bio = &bp->b_bio1;
1428
1429                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, &m[i], n);
1430
1431                 bp->b_bcount = PAGE_SIZE * n;
1432                 bio->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1433
1434                 for (j = 0; j < n; ++j) {
1435                         vm_page_t mreq = m[i+j];
1436
1437                         swp_pager_meta_build(
1438                             mreq->object, 
1439                             mreq->pindex,
1440                             blk + j
1441                         );
1442                         vm_page_dirty(mreq);
1443                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_OK;
1444
1445                         vm_page_flag_set(mreq, PG_SWAPINPROG);
1446                         bp->b_xio.xio_pages[j] = mreq;
1447                 }
1448                 bp->b_xio.xio_npages = n;
1449
1450                 mycpu->gd_cnt.v_swapout++;
1451                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += bp->b_xio.xio_npages;
1452
1453                 crit_exit();
1454
1455                 bp->b_dirtyoff = 0;             /* req'd for NFS */
1456                 bp->b_dirtyend = bp->b_bcount;  /* req'd for NFS */
1457                 bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1458                 bio->bio_caller_info1.index = SWBIO_WRITE;
1459
1460                 /*
1461                  * asynchronous
1462                  */
1463                 if (sync == FALSE) {
1464                         bio->bio_done = swp_pager_async_iodone;
1465                         BUF_KERNPROC(bp);
1466                         vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1467
1468                         for (j = 0; j < n; ++j)
1469                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1470                         continue;
1471                 }
1472
1473                 /*
1474                  * Issue synchrnously.
1475                  *
1476                  * Wait for the sync I/O to complete, then update rtvals.
1477                  * We just set the rtvals[] to VM_PAGER_PEND so we can call
1478                  * our async completion routine at the end, thus avoiding a
1479                  * double-free.
1480                  */
1481                 bio->bio_caller_info1.index |= SWBIO_SYNC;
1482                 bio->bio_done = biodone_sync;
1483                 bio->bio_flags |= BIO_SYNC;
1484                 vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1485                 biowait(bio, "swwrt");
1486
1487                 for (j = 0; j < n; ++j)
1488                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1489
1490                 /*
1491                  * Now that we are through with the bp, we can call the
1492                  * normal async completion, which frees everything up.
1493                  */
1494                 swp_pager_async_iodone(bio);
1495         }
1496 }
1497
1498 void
1499 swap_pager_newswap(void)
1500 {
1501         swp_sizecheck();
1502 }
1503
1504 /*
1505  *      swp_pager_async_iodone:
1506  *
1507  *      Completion routine for asynchronous reads and writes from/to swap.
1508  *      Also called manually by synchronous code to finish up a bp.
1509  *
1510  *      For READ operations, the pages are PG_BUSY'd.  For WRITE operations, 
1511  *      the pages are vm_page_t->busy'd.  For READ operations, we PG_BUSY 
1512  *      unbusy all pages except the 'main' request page.  For WRITE 
1513  *      operations, we vm_page_t->busy'd unbusy all pages ( we can do this 
1514  *      because we marked them all VM_PAGER_PEND on return from putpages ).
1515  *
1516  *      This routine may not block.
1517  */
1518 static void
1519 swp_pager_async_iodone(struct bio *bio)
1520 {
1521         struct buf *bp = bio->bio_buf;
1522         vm_object_t object = NULL;
1523         int i;
1524         int *nswptr;
1525
1526         /*
1527          * report error
1528          */
1529         if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1530                 kprintf(
1531                     "swap_pager: I/O error - %s failed; offset %lld,"
1532                         "size %ld, error %d\n",
1533                     ((bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) ?
1534                         "pagein" : "pageout"),
1535                     (long long)bio->bio_offset,
1536                     (long)bp->b_bcount,
1537                     bp->b_error
1538                 );
1539         }
1540
1541         /*
1542          * set object, raise to splvm().
1543          */
1544         if (bp->b_xio.xio_npages)
1545                 object = bp->b_xio.xio_pages[0]->object;
1546         crit_enter();
1547
1548         /*
1549          * remove the mapping for kernel virtual
1550          */
1551         pmap_qremove((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_xio.xio_npages);
1552
1553         /*
1554          * cleanup pages.  If an error occurs writing to swap, we are in
1555          * very serious trouble.  If it happens to be a disk error, though,
1556          * we may be able to recover by reassigning the swap later on.  So
1557          * in this case we remove the m->swapblk assignment for the page 
1558          * but do not free it in the rlist.  The errornous block(s) are thus
1559          * never reallocated as swap.  Redirty the page and continue.
1560          */
1561         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
1562                 vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1563
1564                 if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1565                         /*
1566                          * If an error occurs I'd love to throw the swapblk
1567                          * away without freeing it back to swapspace, so it
1568                          * can never be used again.  But I can't from an 
1569                          * interrupt.
1570                          */
1571
1572                         if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) {
1573                                 /*
1574                                  * When reading, reqpage needs to stay
1575                                  * locked for the parent, but all other
1576                                  * pages can be freed.  We still want to
1577                                  * wakeup the parent waiting on the page,
1578                                  * though.  ( also: pg_reqpage can be -1 and 
1579                                  * not match anything ).
1580                                  *
1581                                  * We have to wake specifically requested pages
1582                                  * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1583                                  * someone may be waiting for that.
1584                                  *
1585                                  * NOTE: for reads, m->dirty will probably
1586                                  * be overridden by the original caller of
1587                                  * getpages so don't play cute tricks here.
1588                                  *
1589                                  * NOTE: We can't actually free the page from
1590                                  * here, because this is an interrupt.  It
1591                                  * is not legal to mess with object->memq
1592                                  * from an interrupt.  Deactivate the page
1593                                  * instead.
1594                                  */
1595
1596                                 m->valid = 0;
1597                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1598                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1599
1600                                 /*
1601                                  * bio_driver_info holds the requested page
1602                                  * index.
1603                                  */
1604                                 if (i != (int)(intptr_t)bio->bio_driver_info) {
1605                                         vm_page_deactivate(m);
1606                                         vm_page_wakeup(m);
1607                                 } else {
1608                                         vm_page_flash(m);
1609                                 }
1610                                 /*
1611                                  * If i == bp->b_pager.pg_reqpage, do not wake 
1612                                  * the page up.  The caller needs to.
1613                                  */
1614                         } else {
1615                                 /*
1616                                  * If a write error occurs, reactivate page
1617                                  * so it doesn't clog the inactive list,
1618                                  * then finish the I/O.
1619                                  */
1620                                 vm_page_dirty(m);
1621                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1622                                 vm_page_activate(m);
1623                                 vm_page_io_finish(m);
1624                         }
1625                 } else if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) {
1626                         /*
1627                          * NOTE: for reads, m->dirty will probably be 
1628                          * overridden by the original caller of getpages so
1629                          * we cannot set them in order to free the underlying
1630                          * swap in a low-swap situation.  I don't think we'd
1631                          * want to do that anyway, but it was an optimization
1632                          * that existed in the old swapper for a time before
1633                          * it got ripped out due to precisely this problem.
1634                          *
1635                          * clear PG_ZERO in page.
1636                          *
1637                          * If not the requested page then deactivate it.
1638                          *
1639                          * Note that the requested page, reqpage, is left
1640                          * busied, but we still have to wake it up.  The
1641                          * other pages are released (unbusied) by 
1642                          * vm_page_wakeup().  We do not set reqpage's
1643                          * valid bits here, it is up to the caller.
1644                          */
1645
1646                         /* 
1647                          * NOTE: can't call pmap_clear_modify(m) from an
1648                          * interrupt thread, the pmap code may have to map
1649                          * non-kernel pmaps and currently asserts the case.
1650                          */
1651                         /*pmap_clear_modify(m);*/
1652                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1653                         vm_page_undirty(m);
1654                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO | PG_SWAPINPROG);
1655
1656                         /*
1657                          * We have to wake specifically requested pages
1658                          * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1659                          * could be waiting for it in getpages.  However,
1660                          * be sure to not unbusy getpages specifically
1661                          * requested page - getpages expects it to be 
1662                          * left busy.
1663                          *
1664                          * bio_driver_info holds the requested page
1665                          */
1666                         if (i != (int)(intptr_t)bio->bio_driver_info) {
1667                                 vm_page_deactivate(m);
1668                                 vm_page_wakeup(m);
1669                         } else {
1670                                 vm_page_flash(m);
1671                         }
1672                 } else {
1673                         /*
1674                          * Mark the page clean but do not mess with the
1675                          * pmap-layer's modified state.  That state should
1676                          * also be clear since the caller protected the
1677                          * page VM_PROT_READ, but allow the case.
1678                          *
1679                          * We are in an interrupt, avoid pmap operations.
1680                          *
1681                          * If we have a severe page deficit, deactivate the
1682                          * page.  Do not try to cache it (which would also
1683                          * involve a pmap op), because the page might still
1684                          * be read-heavy.
1685                          */
1686                         vm_page_undirty(m);
1687                         vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1688                         vm_page_io_finish(m);
1689                         if (vm_page_count_severe())
1690                                 vm_page_deactivate(m);
1691 #if 0
1692                         if (!vm_page_count_severe() || !vm_page_try_to_cache(m))
1693                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1694 #endif
1695                 }
1696         }
1697
1698         /*
1699          * adjust pip.  NOTE: the original parent may still have its own
1700          * pip refs on the object.
1701          */
1702
1703         if (object)
1704                 vm_object_pip_wakeupn(object, bp->b_xio.xio_npages);
1705
1706         /*
1707          * Release the physical I/O buffer.
1708          *
1709          * NOTE: Due to synchronous operations in the write case b_cmd may
1710          *       already be set to BUF_CMD_DONE and BIO_SYNC may have already
1711          *       been cleared.
1712          */
1713         if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ)
1714                 nswptr = &nsw_rcount;
1715         else if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_SYNC)
1716                 nswptr = &nsw_wcount_sync;
1717         else
1718                 nswptr = &nsw_wcount_async;
1719         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1720         relpbuf(bp, nswptr);
1721         crit_exit();
1722 }
1723
1724 /************************************************************************
1725  *                              SWAP META DATA                          *
1726  ************************************************************************
1727  *
1728  *      These routines manipulate the swap metadata stored in the 
1729  *      OBJT_SWAP object.  All swp_*() routines must be called at
1730  *      splvm() because swap can be freed up by the low level vm_page
1731  *      code which might be called from interrupts beyond what splbio() covers.
1732  *
1733  *      Swap metadata is implemented with a global hash and not directly
1734  *      linked into the object.  Instead the object simply contains
1735  *      appropriate tracking counters.
1736  */
1737
1738 /*
1739  * Lookup the swblock containing the specified swap block index.
1740  */
1741 static __inline
1742 struct swblock *
1743 swp_pager_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t index)
1744 {
1745         index &= ~SWAP_META_MASK;
1746         return (RB_LOOKUP(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, index));
1747 }
1748
1749 /*
1750  * Remove a swblock from the RB tree.
1751  */
1752 static __inline
1753 void
1754 swp_pager_remove(vm_object_t object, struct swblock *swap)
1755 {
1756         RB_REMOVE(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, swap);
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Convert default object to swap object if necessary
1761  */
1762 static void
1763 swp_pager_meta_convert(vm_object_t object)
1764 {
1765         if (object->type == OBJT_DEFAULT) {
1766                 object->type = OBJT_SWAP;
1767                 KKASSERT(object->swblock_count == 0);
1768         }
1769 }
1770
1771 /*
1772  * SWP_PAGER_META_BUILD() -     add swap block to swap meta data for object
1773  *
1774  *      We first convert the object to a swap object if it is a default
1775  *      object.  Vnode objects do not need to be converted.
1776  *
1777  *      The specified swapblk is added to the object's swap metadata.  If
1778  *      the swapblk is not valid, it is freed instead.  Any previously
1779  *      assigned swapblk is freed.
1780  */
1781 static void
1782 swp_pager_meta_build(vm_object_t object, vm_pindex_t index, daddr_t swapblk)
1783 {
1784         struct swblock *swap;
1785         struct swblock *oswap;
1786
1787         KKASSERT(swapblk != SWAPBLK_NONE);
1788
1789         /*
1790          * Convert object if necessary
1791          */
1792         if (object->type == OBJT_DEFAULT)
1793                 swp_pager_meta_convert(object);
1794         
1795         /*
1796          * Locate swblock.  If not found create, but if we aren't adding
1797          * anything just return.  If we run out of space in the map we wait
1798          * and, since the hash table may have changed, retry.
1799          */
1800 retry:
1801         swap = swp_pager_lookup(object, index);
1802
1803         if (swap == NULL) {
1804                 int i;
1805
1806                 swap = zalloc(swap_zone);
1807                 if (swap == NULL) {
1808                         vm_wait(0);
1809                         goto retry;
1810                 }
1811                 swap->swb_index = index & ~SWAP_META_MASK;
1812                 swap->swb_count = 0;
1813
1814                 ++object->swblock_count;
1815
1816                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i)
1817                         swap->swb_pages[i] = SWAPBLK_NONE;
1818                 oswap = RB_INSERT(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, swap);
1819                 KKASSERT(oswap == NULL);
1820         }
1821
1822         /*
1823          * Delete prior contents of metadata
1824          */
1825
1826         index &= SWAP_META_MASK;
1827
1828         if (swap->swb_pages[index] != SWAPBLK_NONE) {
1829                 swp_pager_freeswapspace(swap->swb_pages[index], 1);
1830                 --swap->swb_count;
1831         }
1832
1833         /*
1834          * Enter block into metadata
1835          */
1836         swap->swb_pages[index] = swapblk;
1837         if (swapblk != SWAPBLK_NONE)
1838                 ++swap->swb_count;
1839 }
1840
1841 /*
1842  * SWP_PAGER_META_FREE() - free a range of blocks in the object's swap metadata
1843  *
1844  *      The requested range of blocks is freed, with any associated swap 
1845  *      returned to the swap bitmap.
1846  *
1847  *      This routine will free swap metadata structures as they are cleaned 
1848  *      out.  This routine does *NOT* operate on swap metadata associated
1849  *      with resident pages.
1850  *
1851  *      This routine must be called at splvm()
1852  */
1853 static void
1854 swp_pager_meta_free(vm_object_t object, vm_pindex_t index, daddr_t count)
1855 {
1856         struct swblock *swap;
1857
1858         if (object->type != OBJT_SWAP && object->type != OBJT_VNODE)
1859                 return;
1860
1861         while (count > 0) {
1862                 swap = swp_pager_lookup(object, index);
1863                 if (swap) {
1864                         daddr_t v = swap->swb_pages[index & SWAP_META_MASK];
1865
1866                         if (v != SWAPBLK_NONE) {
1867                                 swp_pager_freeswapspace(v, 1);
1868                                 swap->swb_pages[index & SWAP_META_MASK] =
1869                                         SWAPBLK_NONE;
1870                                 if (--swap->swb_count == 0) {
1871                                         swp_pager_remove(object, swap);
1872                                         zfree(swap_zone, swap);
1873                                         --object->swblock_count;
1874                                 }
1875                         }
1876                         --count;
1877                         ++index;
1878                 } else {
1879                         int n = SWAP_META_PAGES - (index & SWAP_META_MASK);
1880                         count -= n;
1881                         index += n;
1882                 }
1883         }
1884 }
1885
1886 /*
1887  * SWP_PAGER_META_FREE_ALL() - destroy all swap metadata associated with object
1888  *
1889  *      This routine locates and destroys all swap metadata associated with
1890  *      an object.
1891  *
1892  *      This routine must be called at splvm()
1893  */
1894 static void
1895 swp_pager_meta_free_all(vm_object_t object)
1896 {
1897         struct swblock *swap;
1898         int i;
1899
1900         if (object->type != OBJT_SWAP && object->type != OBJT_VNODE)
1901                 return;
1902
1903         while ((swap = RB_ROOT(&object->swblock_root)) != NULL) {
1904                 swp_pager_remove(object, swap);
1905                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
1906                         daddr_t v = swap->swb_pages[i];
1907                         if (v != SWAPBLK_NONE) {
1908                                 --swap->swb_count;
1909                                 swp_pager_freeswapspace(v, 1);
1910                         }
1911                 }
1912                 if (swap->swb_count != 0)
1913                         panic("swap_pager_meta_free_all: swb_count != 0");
1914                 zfree(swap_zone, swap);
1915                 --object->swblock_count;
1916         }
1917         KKASSERT(object->swblock_count == 0);
1918 }
1919
1920 /*
1921  * SWP_PAGER_METACTL() -  misc control of swap and vm_page_t meta data.
1922  *
1923  *      This routine is capable of looking up, popping, or freeing
1924  *      swapblk assignments in the swap meta data or in the vm_page_t.
1925  *      The routine typically returns the swapblk being looked-up, or popped,
1926  *      or SWAPBLK_NONE if the block was freed, or SWAPBLK_NONE if the block
1927  *      was invalid.  This routine will automatically free any invalid 
1928  *      meta-data swapblks.
1929  *
1930  *      It is not possible to store invalid swapblks in the swap meta data
1931  *      (other then a literal 'SWAPBLK_NONE'), so we don't bother checking.
1932  *
1933  *      When acting on a busy resident page and paging is in progress, we 
1934  *      have to wait until paging is complete but otherwise can act on the 
1935  *      busy page.
1936  *
1937  *      This routine must be called at splvm().
1938  *
1939  *      SWM_FREE        remove and free swap block from metadata
1940  *      SWM_POP         remove from meta data but do not free.. pop it out
1941  */
1942 static daddr_t
1943 swp_pager_meta_ctl(vm_object_t object, vm_pindex_t index, int flags)
1944 {
1945         struct swblock *swap;
1946         daddr_t r1;
1947
1948         /*
1949          * The meta data only exists of the object is OBJT_SWAP 
1950          * and even then might not be allocated yet.
1951          */
1952
1953         if (object->type != OBJT_SWAP && object->type != OBJT_VNODE)
1954                 return(SWAPBLK_NONE);
1955
1956         r1 = SWAPBLK_NONE;
1957         swap = swp_pager_lookup(object, index);
1958
1959         if (swap != NULL) {
1960                 index &= SWAP_META_MASK;
1961                 r1 = swap->swb_pages[index];
1962
1963                 if (r1 != SWAPBLK_NONE) {
1964                         if (flags & SWM_FREE) {
1965                                 swp_pager_freeswapspace(r1, 1);
1966                                 r1 = SWAPBLK_NONE;
1967                         }
1968                         if (flags & (SWM_FREE|SWM_POP)) {
1969                                 swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
1970                                 if (--swap->swb_count == 0) {
1971                                         swp_pager_remove(object, swap);
1972                                         zfree(swap_zone, swap);
1973                                         --object->swblock_count;
1974                                 }
1975                         } 
1976                 }
1977         }
1978         return(r1);
1979 }