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