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 1.89 2007/01/12 03:05:49 dillon Exp $
  16  */
  17
  18 /*
  19  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
  20  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
  21  * sure that the performance degradation associated with schemes such
  22  * as this is not realized.
  23  *
  24  * Author:  John S. Dyson
  25  * Significant help during the development and debugging phases
  26  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
  27  *
  28  * see man buf(9) for more info.
  29  */
  30
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/systm.h>
  33 #include <sys/buf.h>
  34 #include <sys/conf.h>
  35 #include <sys/eventhandler.h>
  36 #include <sys/lock.h>
  37 #include <sys/malloc.h>
  38 #include <sys/mount.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/kthread.h>
  41 #include <sys/proc.h>
  42 #include <sys/reboot.h>
  43 #include <sys/resourcevar.h>
  44 #include <sys/sysctl.h>
  45 #include <sys/vmmeter.h>
  46 #include <sys/vnode.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <vm/vm.h>
  49 #include <vm/vm_param.h>
  50 #include <vm/vm_kern.h>
  51 #include <vm/vm_pageout.h>
  52 #include <vm/vm_page.h>
  53 #include <vm/vm_object.h>
  54 #include <vm/vm_extern.h>
  55 #include <vm/vm_map.h>
  56
  57 #include <sys/buf2.h>
  58 #include <sys/thread2.h>
  59 #include <sys/spinlock2.h>
  60 #include <vm/vm_page2.h>
  61
  62 #include "opt_ddb.h"
  63 #ifdef DDB
  64 #include <ddb/ddb.h>
  65 #endif
  66
  67 /*
  68  * Buffer queues.
  69  */
  70 #define BUFFER_QUEUES   6
  71 enum bufq_type {
  72         BQUEUE_NONE,            /* not on any queue */
  73         BQUEUE_LOCKED,          /* locked buffers */
  74         BQUEUE_CLEAN,           /* non-B_DELWRI buffers */
  75         BQUEUE_DIRTY,           /* B_DELWRI buffers */
  76         BQUEUE_EMPTYKVA,        /* empty buffer headers with KVA assignment */
  77         BQUEUE_EMPTY            /* empty buffer headers */
  78 };
  79 TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
  80
  81 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
  82
  83 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
  84
  85 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
  86
  87 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
  88                 vm_offset_t to);
  89 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
  90                 vm_offset_t to);
  91 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
  92                                int pageno, vm_page_t m);
  93 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
  94 static void vfs_setdirty(struct buf *bp);
  95 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
  96 static int flushbufqueues(void);
  97
  98 static void buf_daemon (void);
  99 /*
 100  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
 101  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
 102  * really that bad.  it would be better to split the buffer
 103  * for input in the case of buffers partially already in memory,
 104  * but the code is intricate enough already.
 105  */
 106 vm_page_t bogus_page;
 107 int runningbufspace;
 108
 109 /*
 110  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
 111  * not need to use compiler magic.
 112  */
 113 int bufspace, maxbufspace,
 114         bufmallocspace, maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
 115 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
 116 static int lorunningspace, hirunningspace, runningbufreq;
 117 int numdirtybuffers, lodirtybuffers, hidirtybuffers;
 118 static int numfreebuffers, lofreebuffers, hifreebuffers;
 119 static int getnewbufcalls;
 120 static int getnewbufrestarts;
 121
 122 static int needsbuffer;         /* locked by needsbuffer_spin */
 123 static int bd_request;          /* locked by needsbuffer_spin */
 124 static struct spinlock needsbuffer_spin;
 125
 126 /*
 127  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
 128  */
 129 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
 130         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
 131 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
 132         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
 133 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
 134         "Low watermark for special reserve in low-memory situations");
 135 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
 136         "High watermark for special reserve in low-memory situations");
 137 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
 138         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
 139 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
 140         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
 141 /*
 142  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
 143  */
 144 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
 145         "Pending number of dirty buffers");
 146 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
 147         "Number of free buffers on the buffer cache free list");
 148 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
 149         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
 150 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
 151         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
 152 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
 153         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
 154 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
 155         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
 156 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
 157         "Amount of memory available for buffers");
 158 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
 159         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
 160 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
 161         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
 162 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
 163         "New buffer header acquisition requests");
 164 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
 165         0, "New buffer header acquisition restarts");
 166 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
 167         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
 168 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
 169         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
 170 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
 171         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
 172 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
 173         "sizeof(struct buf)");
 174
 175 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
 176
 177 extern int vm_swap_size;
 178
 179 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
 180 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
 181 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
 182 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
 183
 184 /*
 185  * numdirtywakeup:
 186  *
 187  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
 188  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
 189  */
 190
 191 static __inline void
 192 numdirtywakeup(int level)
 193 {
 194         if (numdirtybuffers <= level) {
 195                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
 196                         spin_lock_wr(&needsbuffer_spin);
 197                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
 198                         spin_unlock_wr(&needsbuffer_spin);
 199                         wakeup(&needsbuffer);
 200                 }
 201         }
 202 }
 203
 204 /*
 205  * bufspacewakeup:
 206  *
 207  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
 208  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free
 209  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when
 210  *      bp's get placed back in the queues.
 211  */
 212
 213 static __inline void
 214 bufspacewakeup(void)
 215 {
 216         /*
 217          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
 218          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
 219          * process will be able to now.
 220          */
 221         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
 222                 spin_lock_wr(&needsbuffer_spin);
 223                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
 224                 spin_unlock_wr(&needsbuffer_spin);
 225                 wakeup(&needsbuffer);
 226         }
 227 }
 228
 229 /*
 230  * runningbufwakeup:
 231  *
 232  *      Accounting for I/O in progress.
 233  *
 234  */
 235 static __inline void
 236 runningbufwakeup(struct buf *bp)
 237 {
 238         if (bp->b_runningbufspace) {
 239                 runningbufspace -= bp->b_runningbufspace;
 240                 bp->b_runningbufspace = 0;
 241                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
 242                         runningbufreq = 0;
 243                         wakeup(&runningbufreq);
 244                 }
 245         }
 246 }
 247
 248 /*
 249  * bufcountwakeup:
 250  *
 251  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
 252  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
 253  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
 254  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
 255  */
 256
 257 static __inline void
 258 bufcountwakeup(void)
 259 {
 260         ++numfreebuffers;
 261         if (needsbuffer) {
 262                 spin_lock_wr(&needsbuffer_spin);
 263                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
 264                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
 265                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
 266                 spin_unlock_wr(&needsbuffer_spin);
 267                 wakeup(&needsbuffer);
 268         }
 269 }
 270
 271 /*
 272  * waitrunningbufspace()
 273  *
 274  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
 275  *      running.  This routine is used in async-write situations to
 276  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
 277  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
 278  *
 279  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
 280  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
 281  *
 282  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits
 283  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
 284  *      caller's write has reached the device.
 285  */
 286 static __inline void
 287 waitrunningbufspace(void)
 288 {
 289         if (runningbufspace > hirunningspace) {
 290                 crit_enter();
 291                 while (runningbufspace > hirunningspace) {
 292                         ++runningbufreq;
 293                         tsleep(&runningbufreq, 0, "wdrain", 0);
 294                 }
 295                 crit_exit();
 296         }
 297 }
 298
 299 /*
 300  * vfs_buf_test_cache:
 301  *
 302  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
 303  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
 304  *      valid data.
 305  */
 306 static __inline__
 307 void
 308 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
 309                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
 310                   vm_page_t m)
 311 {
 312         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
 313                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
 314                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
 315                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
 316         }
 317 }
 318
 319 /*
 320  * bd_wakeup:
 321  *
 322  *      Wake up the buffer daemon if the number of outstanding dirty buffers
 323  *      is above specified threshold 'dirtybuflevel'.
 324  *
 325  *      The buffer daemon is explicitly woken up when (a) the pending number
 326  *      of dirty buffers exceeds the recovery and stall mid-point value,
 327  *      (b) during bwillwrite() or (c) buf freelist was exhausted.
 328  */
 329 static __inline__
 330 void
 331 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
 332 {
 333         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
 334                 spin_lock_wr(&needsbuffer_spin);
 335                 bd_request = 1;
 336                 spin_unlock_wr(&needsbuffer_spin);
 337                 wakeup(&bd_request);
 338         }
 339 }
 340
 341 /*
 342  * bd_speedup:
 343  *
 344  *      Speed up the buffer cache flushing process.
 345  */
 346
 347 static __inline__
 348 void
 349 bd_speedup(void)
 350 {
 351         bd_wakeup(1);
 352 }
 353
 354 /*
 355  * bufinit:
 356  *
 357  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
 358  *      dependant initialization code.
 359  */
 360 void
 361 bufinit(void)
 362 {
 363         struct buf *bp;
 364         vm_offset_t bogus_offset;
 365         int i;
 366
 367         spin_init(&needsbuffer_spin);
 368
 369         /* next, make a null set of free lists */
 370         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
 371                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
 372
 373         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
 374         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
 375                 bp = &buf[i];
 376                 bzero(bp, sizeof *bp);
 377                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
 378                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
 379                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
 380                 initbufbio(bp);
 381                 xio_init(&bp->b_xio);
 382                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
 383                 BUF_LOCKINIT(bp);
 384                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
 385         }
 386
 387         /*
 388          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are
 389          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
 390          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
 391          * used by most other processes.  The differential is required to
 392          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might
 393          * be blocked waiting for buffer space.
 394          *
 395          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
 396          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
 397          * by the system.
 398          */
 399         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
 400         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
 401         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
 402
 403         lorunningspace = 512 * 1024;
 404         hirunningspace = 1024 * 1024;
 405
 406 /*
 407  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
 408  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
 409  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
 410  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
 411  * (small) directories.
 412  */
 413         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
 414
 415 /*
 416  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
 417  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
 418  */
 419         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
 420         numdirtybuffers = 0;
 421 /*
 422  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
 423  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
 424  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
 425  * BKVASIZE'd (8K) buffers.
 426  */
 427         while (hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
 428                 hidirtybuffers >>= 1;
 429         }
 430         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
 431
 432 /*
 433  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
 434  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an
 435  * emergency reserve.
 436  */
 437         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
 438         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
 439         numfreebuffers = nbuf;
 440
 441 /*
 442  * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
 443  * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
 444  * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
 445  * from buf_daemon.
 446  */
 447
 448         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
 449         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
 450                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
 451                                    VM_ALLOC_NORMAL);
 452         vmstats.v_wire_count++;
 453
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Initialize the embedded bio structures
 458  */
 459 void
 460 initbufbio(struct buf *bp)
 461 {
 462         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
 463         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
 464         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
 465         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
 466         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
 467
 468         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
 469         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
 470         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
 471         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
 472         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
 473 }
 474
 475 /*
 476  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
 477  * translation cache layers.
 478  */
 479 void
 480 reinitbufbio(struct buf *bp)
 481 {
 482         struct bio *bio;
 483
 484         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
 485                 bio->bio_done = NULL;
 486                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
 487         }
 488 }
 489
 490 /*
 491  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
 492  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
 493  */
 494 struct bio *
 495 push_bio(struct bio *bio)
 496 {
 497         struct bio *nbio;
 498
 499         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
 500                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
 501                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
 502                         panic("push_bio: too many layers bp %p\n",
 503                                 bio->bio_buf);
 504                 }
 505                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
 506                 bio->bio_next = nbio;
 507                 nbio->bio_prev = bio;
 508                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
 509                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
 510                 nbio->bio_done = NULL;
 511                 nbio->bio_next = NULL;
 512         }
 513         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
 514         return(nbio);
 515 }
 516
 517 void
 518 pop_bio(struct bio *bio)
 519 {
 520         /* NOP */
 521 }
 522
 523 void
 524 clearbiocache(struct bio *bio)
 525 {
 526         while (bio) {
 527                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
 528                 bio = bio->bio_next;
 529         }
 530 }
 531
 532 /*
 533  * bfreekva:
 534  *
 535  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
 536  *
 537  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
 538  *      buffer_map.
 539  *
 540  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
 541  */
 542 static void
 543 bfreekva(struct buf *bp)
 544 {
 545         int count;
 546
 547         if (bp->b_kvasize) {
 548                 ++buffreekvacnt;
 549                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
 550                 vm_map_lock(&buffer_map);
 551                 bufspace -= bp->b_kvasize;
 552                 vm_map_delete(&buffer_map,
 553                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
 554                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
 555                     &count
 556                 );
 557                 vm_map_unlock(&buffer_map);
 558                 vm_map_entry_release(count);
 559                 bp->b_kvasize = 0;
 560                 bufspacewakeup();
 561         }
 562 }
 563
 564 /*
 565  * bremfree:
 566  *
 567  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
 568  */
 569 void
 570 bremfree(struct buf *bp)
 571 {
 572         int old_qindex;
 573
 574         crit_enter();
 575         old_qindex = bp->b_qindex;
 576
 577         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
 578                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1,
 579                                 ("bremfree: bp %p not locked",bp));
 580                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
 581                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
 582         } else {
 583                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
 584                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
 585         }
 586
 587         /*
 588          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
 589          * delayed-write, and it was on the EMPTY, LRU, or AGE queues,
 590          * the buffer was free and we must decrement numfreebuffers.
 591          */
 592         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
 593                 switch(old_qindex) {
 594                 case BQUEUE_DIRTY:
 595                 case BQUEUE_CLEAN:
 596                 case BQUEUE_EMPTY:
 597                 case BQUEUE_EMPTYKVA:
 598                         --numfreebuffers;
 599                         break;
 600                 default:
 601                         break;
 602                 }
 603         }
 604         crit_exit();
 605 }
 606
 607
 608 /*
 609  * bread:
 610  *
 611  *      Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
 612  *      must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
 613  *      is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
 614  *      getblk() ).
 615  */
 616 int
 617 bread(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, struct buf **bpp)
 618 {
 619         struct buf *bp;
 620
 621         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
 622         *bpp = bp;
 623
 624         /* if not found in cache, do some I/O */
 625         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
 626                 KASSERT(!(bp->b_flags & B_ASYNC), ("bread: illegal async bp %p", bp));
 627                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_INVAL);
 628                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
 629                 vfs_busy_pages(vp, bp);
 630                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
 631                 return (biowait(bp));
 632         }
 633         return (0);
 634 }
 635
 636 /*
 637  * breadn:
 638  *
 639  *      Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
 640  *      read-ahead blocks.  We must clear B_ERROR and B_INVAL prior
 641  *      to initiating I/O . If B_CACHE is set, the buffer is valid
 642  *      and we do not have to do anything.
 643  */
 644 int
 645 breadn(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
 646         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
 647 {
 648         struct buf *bp, *rabp;
 649         int i;
 650         int rv = 0, readwait = 0;
 651
 652         *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
 653
 654         /* if not found in cache, do some I/O */
 655         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
 656                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_INVAL);
 657                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
 658                 vfs_busy_pages(vp, bp);
 659                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
 660                 ++readwait;
 661         }
 662
 663         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
 664                 if (inmem(vp, *raoffset))
 665                         continue;
 666                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
 667
 668                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
 669                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
 670                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_INVAL);
 671                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
 672                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
 673                         BUF_KERNPROC(rabp);
 674                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
 675                 } else {
 676                         brelse(rabp);
 677                 }
 678         }
 679
 680         if (readwait) {
 681                 rv = biowait(bp);
 682         }
 683         return (rv);
 684 }
 685
 686 /*
 687  * bwrite:
 688  *
 689  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
 690  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
 691  *      is invalid.
 692  *
 693  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
 694  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
 695  *      now so we set it generally.  This could be set either here
 696  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
 697  *      here.
 698  */
 699 int
 700 bwrite(struct buf *bp)
 701 {
 702         int oldflags;
 703
 704         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
 705                 brelse(bp);
 706                 return (0);
 707         }
 708
 709         oldflags = bp->b_flags;
 710
 711         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
 712                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
 713         crit_enter();
 714
 715         /* Mark the buffer clean */
 716         bundirty(bp);
 717
 718         bp->b_flags &= ~B_ERROR;
 719         bp->b_flags |= B_CACHE;
 720         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
 721         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
 722
 723         /*
 724          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
 725          * valid for vnode-backed buffers.
 726          */
 727         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
 728         runningbufspace += bp->b_runningbufspace;
 729
 730         crit_exit();
 731         if (oldflags & B_ASYNC)
 732                 BUF_KERNPROC(bp);
 733         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
 734
 735         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
 736                 int rtval = biowait(bp);
 737                 brelse(bp);
 738                 return (rtval);
 739         } else if ((oldflags & B_NOWDRAIN) == 0) {
 740                 /*
 741                  * don't allow the async write to saturate the I/O
 742                  * system.  Deadlocks can occur only if a device strategy
 743                  * routine (like in VN) turns around and issues another
 744                  * high-level write, in which case B_NOWDRAIN is expected
 745                  * to be set.   Otherwise we will not deadlock here because
 746                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
 747                  * to complete.
 748                  */
 749                 waitrunningbufspace();
 750         }
 751
 752         return (0);
 753 }
 754
 755 /*
 756  * bdwrite:
 757  *
 758  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
 759  *      anything if the buffer is marked invalid.
 760  *
 761  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
 762  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
 763  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
 764  *      out synchronously.
 765  */
 766 void
 767 bdwrite(struct buf *bp)
 768 {
 769         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
 770                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
 771
 772         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
 773                 brelse(bp);
 774                 return;
 775         }
 776         bdirty(bp);
 777
 778         /*
 779          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
 780          * true even of NFS now.
 781          */
 782         bp->b_flags |= B_CACHE;
 783
 784         /*
 785          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
 786          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
 787          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
 788          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
 789          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
 790          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
 791          * the bmap then...  So, this is important to do.
 792          */
 793         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
 794                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, NULL, &bp->b_bio2.bio_offset,
 795                          NULL, NULL);
 796         }
 797
 798         /*
 799          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty pages.
 800          */
 801         vfs_setdirty(bp);
 802
 803         /*
 804          * We need to do this here to satisfy the vnode_pager and the
 805          * pageout daemon, so that it thinks that the pages have been
 806          * "cleaned".  Note that since the pages are in a delayed write
 807          * buffer -- the VFS layer "will" see that the pages get written
 808          * out on the next sync, or perhaps the cluster will be completed.
 809          */
 810         vfs_clean_pages(bp);
 811         bqrelse(bp);
 812
 813         /*
 814          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
 815          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
 816          * point).
 817          */
 818         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
 819
 820         /*
 821          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
 822          * due to the softdep code.
 823          */
 824 }
 825
 826 /*
 827  * bdirty:
 828  *
 829  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
 830  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
 831  *
 832  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
 833  *      dirty/clean lists.
 834  *
 835  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the
 836  *      numfreebuffers count.
 837  *
 838  *      Must be called from a critical section.
 839  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
 840  */
 841 void
 842 bdirty(struct buf *bp)
 843 {
 844         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE, ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
 845         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
 846                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
 847                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
 848         }
 849         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
 850                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
 851         }
 852         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
 853
 854         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
 855                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
 856                 reassignbuf(bp);
 857                 ++numdirtybuffers;
 858                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
 859         }
 860 }
 861
 862 /*
 863  * bundirty:
 864  *
 865  *      Clear B_DELWRI for buffer.
 866  *
 867  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
 868  *      count.
 869  *
 870  *      Must be called from a critical section.
 871  *
 872  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in
 873  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
 874  *      a different queue.
 875  */
 876
 877 void
 878 bundirty(struct buf *bp)
 879 {
 880         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
 881                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
 882                 reassignbuf(bp);
 883                 --numdirtybuffers;
 884                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
 885         }
 886         /*
 887          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
 888          */
 889         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
 890 }
 891
 892 /*
 893  * bawrite:
 894  *
 895  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
 896  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
 897  *
 898  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
 899  *      B_INVAL buffers.  Not us.
 900  */
 901 void
 902 bawrite(struct buf *bp)
 903 {
 904         bp->b_flags |= B_ASYNC;
 905         bwrite(bp);
 906 }
 907
 908 /*
 909  * bowrite:
 910  *
 911  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
 912  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
 913  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
 914  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
 915  */
 916 int
 917 bowrite(struct buf *bp)
 918 {
 919         bp->b_flags |= B_ORDERED | B_ASYNC;
 920         return (bwrite(bp));
 921 }
 922
 923 /*
 924  * bwillwrite:
 925  *
 926  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
 927  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
 928  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
 929  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
 930  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
 931  */
 932
 933 void
 934 bwillwrite(void)
 935 {
 936         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
 937                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
 938                         bd_wakeup(1);
 939                         spin_lock_wr(&needsbuffer_spin);
 940                         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
 941                                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
 942                                 msleep(&needsbuffer, &needsbuffer_spin, 0,
 943                                        "flswai", 0);
 944                         }
 945                         spin_unlock_wr(&needsbuffer_spin);
 946                 }
 947         }
 948 }
 949
 950 /*
 951  * buf_dirty_count_severe:
 952  *
 953  *      Return true if we have too many dirty buffers.
 954  */
 955 int
 956 buf_dirty_count_severe(void)
 957 {
 958         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
 959 }
 960
 961 /*
 962  * brelse:
 963  *
 964  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
 965  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
 966  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
 967  */
 968 void
 969 brelse(struct buf *bp)
 970 {
 971 #ifdef INVARIANTS
 972         int saved_flags = bp->b_flags;
 973 #endif
 974
 975         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
 976
 977         crit_enter();
 978
 979         /*
 980          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
 981          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
 982          *
 983          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
 984          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
 985          * wants to destroy the buffer and backing store after a write
 986          * completes.
 987          */
 988         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
 989                 bundirty(bp);
 990         }
 991
 992         if (bp->b_flags & B_LOCKED)
 993                 bp->b_flags &= ~B_ERROR;
 994
 995         /*
 996          * If a write error occurs and the caller does not want to throw
 997          * away the buffer, redirty the buffer.  This will also clear
 998          * B_NOCACHE.
 999          */
1000         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE &&
1001             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
1002                 /*
1003                  * Failed write, redirty.  Must clear B_ERROR to prevent
1004                  * pages from being scrapped.  If B_INVAL is set then
1005                  * this case is not run and the next case is run to
1006                  * destroy the buffer.  B_INVAL can occur if the buffer
1007                  * is outside the range supported by the underlying device.
1008                  */
1009                 bp->b_flags &= ~B_ERROR;
1010                 bdirty(bp);
1011         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1012                    (bp->b_bufsize <= 0) || bp->b_cmd == BUF_CMD_FREEBLKS) {
1013                 /*
1014                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1015                  * cache the buffer.
1016                  */
1017                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1018                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_deallocate)
1019                         (*bioops.io_deallocate)(bp);
1020                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1021                         --numdirtybuffers;
1022                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1023                 }
1024                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1025         }
1026
1027         /*
1028          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release()
1029          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1030          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1031          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1032          *
1033          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1034          * if B_DELWRI is set.
1035          *
1036          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1037          * on pages to return pages to the VM page queues.
1038          */
1039         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1040                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1041         else if (vm_page_count_severe())
1042                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1043
1044         /*
1045          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL
1046          * or B_RELBUF flags.
1047          */
1048         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1049
1050         /*
1051          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1052          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1053          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1054          *
1055          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1056          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1057          * B_INVAL may still be set, however.
1058          *
1059          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1060          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1061          * store.
1062          *
1063          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1064          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1065          * is left intact.
1066          */
1067         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1068                 /*
1069                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1070                  */
1071                 int i, j, resid;
1072                 vm_page_t m;
1073                 off_t foff;
1074                 vm_pindex_t poff;
1075                 vm_object_t obj;
1076                 struct vnode *vp;
1077
1078                 vp = bp->b_vp;
1079
1080                 /*
1081                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that
1082                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1083                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1084                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1085                  *
1086                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not
1087                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1088                  * m->dirty, etc...).
1089                  *
1090                  * See man buf(9) for more information
1091                  */
1092
1093                 resid = bp->b_bufsize;
1094                 foff = bp->b_loffset;
1095
1096                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1097                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1098                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1099                         /*
1100                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1101                          * now.  Note that we left these pages wired
1102                          * when we removed them so they had better exist,
1103                          * and they cannot be ripped out from under us so
1104                          * no critical section protection is necessary.
1105                          */
1106                         if (m == bogus_page) {
1107                                 obj = vp->v_object;
1108                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1109
1110                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1111                                         vm_page_t mtmp;
1112
1113                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1114                                         if (mtmp == bogus_page) {
1115                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1116                                                 if (!mtmp) {
1117                                                         panic("brelse: page missing");
1118                                                 }
1119                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1120                                         }
1121                                 }
1122
1123                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1124                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1125                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1126                                 }
1127                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1128                         }
1129
1130                         /*
1131                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1132                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1133                          * we impose a requirement that the block size be
1134                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1135                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1136                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1137                          * especially when tracking piecemeal writes and
1138                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1139                          * in only partial page validation and invalidation
1140                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1141                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1142                          * here we would end up with weird m->valid values
1143                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1144                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1145                          * instead of just some of them.
1146                          *
1147                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1148                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1149                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1150                          * granular mess that exists to support odd block
1151                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1152                          * A complete rewrite is required.
1153                          */
1154                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1155                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1156                                 int presid;
1157
1158                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1159                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1160                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1161                                         ; /* entire page */
1162                                 } else if (presid > resid) {
1163                                         presid = resid;
1164                                 }
1165                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1166                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1167                         }
1168                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1169                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1170                 }
1171                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1172                         vfs_vmio_release(bp);
1173         } else {
1174                 /*
1175                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1176                  */
1177                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1178 #if 0
1179                         if (bp->b_vp)
1180                                 kprintf("brelse bp %p %08x/%08x: Warning, caught and fixed brelvp bug\n", bp, saved_flags, bp->b_flags);
1181 #endif
1182                         if (bp->b_bufsize)
1183                                 allocbuf(bp, 0);
1184                         if (bp->b_vp)
1185                                 brelvp(bp);
1186                 }
1187         }
1188
1189         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1190                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1191         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1192                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1193                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1194                 panic("brelse: multiple refs");
1195                 /* do not release to free list */
1196                 BUF_UNLOCK(bp);
1197                 crit_exit();
1198                 return;
1199         }
1200
1201         /*
1202          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1203          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1204          * disassociated from their vnode.
1205          */
1206
1207         if (bp->b_bufsize == 0) {
1208                 /*
1209                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1210                  * of brelse() such buffers should probably already be
1211                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1212                  */
1213                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1214                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1215                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1216                 if (bp->b_kvasize) {
1217                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1218                 } else {
1219                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1220                 }
1221                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1222         } else if (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1223                 /*
1224                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1225                  * already be disassociated from their vnode.
1226                  */
1227                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1228                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1229                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1230                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1231                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1232         } else if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1233                 /*
1234                  * Buffers that are locked.
1235                  */
1236                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1237                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1238         } else {
1239                 /*
1240                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1241                  * their vnode.
1242                  */
1243                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_AGE)) {
1244                 case B_DELWRI | B_AGE:
1245                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1246                     TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1247                     break;
1248                 case B_DELWRI:
1249                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1250                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1251                     break;
1252                 case B_AGE:
1253                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1254                     TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1255                     break;
1256                 default:
1257                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1258                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1259                     break;
1260                 }
1261         }
1262
1263         /*
1264          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1265          * on the correct queue.
1266          */
1267         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1268                 bundirty(bp);
1269
1270         /*
1271          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1272          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1273          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1274          * if B_INVAL is set ).
1275          */
1276         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1277                 bufcountwakeup();
1278
1279         /*
1280          * Something we can maybe free or reuse
1281          */
1282         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1283                 bufspacewakeup();
1284
1285         /*
1286          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1287          */
1288         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF |
1289                         B_DIRECT | B_NOWDRAIN);
1290         BUF_UNLOCK(bp);
1291         crit_exit();
1292 }
1293
1294 /*
1295  * bqrelse:
1296  *
1297  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1298  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1299  *
1300  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1301  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1302  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1303  *      again soon.
1304  *
1305  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1306  */
1307 void
1308 bqrelse(struct buf *bp)
1309 {
1310         crit_enter();
1311
1312         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1313
1314         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1315                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1316         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1317                 /* do not release to free list */
1318                 panic("bqrelse: multiple refs");
1319                 BUF_UNLOCK(bp);
1320                 crit_exit();
1321                 return;
1322         }
1323         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1324                 bp->b_flags &= ~B_ERROR;
1325                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1326                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1327                 /* buffers with stale but valid contents */
1328         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1329                 bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1330                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1331         } else if (vm_page_count_severe()) {
1332                 /*
1333                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1334                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1335                  * backing store) *now*.
1336                  */
1337                 crit_exit();
1338                 brelse(bp);
1339                 return;
1340         } else {
1341                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1342                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1343         }
1344
1345         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1346             ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))) {
1347                 bufcountwakeup();
1348         }
1349
1350         /*
1351          * Something we can maybe free or reuse.
1352          */
1353         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1354                 bufspacewakeup();
1355
1356         /*
1357          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1358          * buffer is actively locked.
1359          */
1360         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1361         BUF_UNLOCK(bp);
1362         crit_exit();
1363 }
1364
1365 /*
1366  * vfs_vmio_release:
1367  *
1368  *      Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system
1369  *      if possible.  The pages are freed if they are no longer valid or
1370  *      attempt to free if it was used for direct I/O otherwise they are
1371  *      sent to the page cache.
1372  *
1373  *      Pages that were marked busy are left alone and skipped.
1374  *
1375  *      The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1376  *      this function.
1377  */
1378 static void
1379 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1380 {
1381         int i;
1382         vm_page_t m;
1383
1384         crit_enter();
1385         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1386                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1387                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1388                 /*
1389                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1390                  * everything on the inactive queue.
1391                  */
1392                 vm_page_unwire(m, 0);
1393                 /*
1394                  * We don't mess with busy pages, it is
1395                  * the responsibility of the process that
1396                  * busied the pages to deal with them.
1397                  */
1398                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0))
1399                         continue;
1400
1401                 if (m->wire_count == 0) {
1402                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1403                         /*
1404                          * Might as well free the page if we can and it has
1405                          * no valid data.  We also free the page if the
1406                          * buffer was used for direct I/O.
1407                          */
1408                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1409                                         m->hold_count == 0) {
1410                                 vm_page_busy(m);
1411                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1412                                 vm_page_free(m);
1413                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1414                                 vm_page_try_to_free(m);
1415                         } else if (vm_page_count_severe()) {
1416                                 vm_page_try_to_cache(m);
1417                         }
1418                 }
1419         }
1420         crit_exit();
1421         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data), bp->b_xio.xio_npages);
1422         if (bp->b_bufsize) {
1423                 bufspacewakeup();
1424                 bp->b_bufsize = 0;
1425         }
1426         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1427         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1428         if (bp->b_vp)
1429                 brelvp(bp);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * vfs_bio_awrite:
1434  *
1435  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1436  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1437  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the
1438  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1439  *
1440  *      The buffer is locked on call.
1441  */
1442 int
1443 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1444 {
1445         int i;
1446         int j;
1447         off_t loffset = bp->b_loffset;
1448         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1449         int nbytes;
1450         struct buf *bpa;
1451         int nwritten;
1452         int size;
1453
1454         crit_enter();
1455         /*
1456          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1457          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1458          * rather then at the beginning.
1459          *
1460          * NOTE: b_bio1 contains the logical loffset and is aliased
1461          * to b_loffset.  b_bio2 contains the translated block number.
1462          */
1463         if ((vp->v_type == VREG) &&
1464             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1465             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1466
1467                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1468
1469                 for (i = size; i < MAXPHYS; i += size) {
1470                         if ((bpa = findblk(vp, loffset + i)) &&
1471                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1472                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1473                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1474                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1475                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1476                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1477                                      bp->b_bio2.bio_offset + i))
1478                                         break;
1479                         } else {
1480                                 break;
1481                         }
1482                 }
1483                 for (j = size; i + j <= MAXPHYS && j <= loffset; j += size) {
1484                         if ((bpa = findblk(vp, loffset - j)) &&
1485                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1486                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1487                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1488                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1489                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1490                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1491                                      bp->b_bio2.bio_offset - j))
1492                                         break;
1493                         } else {
1494                                 break;
1495                         }
1496                 }
1497                 j -= size;
1498                 nbytes = (i + j);
1499                 /*
1500                  * this is a possible cluster write
1501                  */
1502                 if (nbytes != size) {
1503                         BUF_UNLOCK(bp);
1504                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size,
1505                                                   loffset - j, nbytes);
1506                         crit_exit();
1507                         return nwritten;
1508                 }
1509         }
1510
1511         bremfree(bp);
1512         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1513
1514         crit_exit();
1515         /*
1516          * default (old) behavior, writing out only one block
1517          *
1518          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1519          */
1520         nwritten = bp->b_bufsize;
1521         bwrite(bp);
1522
1523         return nwritten;
1524 }
1525
1526 /*
1527  * getnewbuf:
1528  *
1529  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
1530  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1531  *
1532  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1533  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1534  *
1535  *      We block if:
1536  *              We have insufficient buffer headers
1537  *              We have insufficient buffer space
1538  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1539  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1540  *
1541  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1542  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1543  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1544  */
1545
1546 static struct buf *
1547 getnewbuf(int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize)
1548 {
1549         struct buf *bp;
1550         struct buf *nbp;
1551         int defrag = 0;
1552         int nqindex;
1553         static int flushingbufs;
1554
1555         /*
1556          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1557          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1558          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1559          * async I/O rather then sync I/O.
1560          */
1561
1562         ++getnewbufcalls;
1563         --getnewbufrestarts;
1564 restart:
1565         ++getnewbufrestarts;
1566
1567         /*
1568          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1569          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1570          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1571          * dip into our reserves.
1572          *
1573          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1574          *
1575          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1576          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1577          * where we cannot backup.
1578          */
1579         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1580         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
1581
1582         if (nbp == NULL) {
1583                 /*
1584                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1585                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1586                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1587                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1588                  */
1589                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1590                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
1591                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
1592                 }
1593
1594                 /*
1595                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1596                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1597                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1598                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1599                  */
1600                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1601                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1602                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
1603                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
1604                 }
1605         }
1606
1607         /*
1608          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1609          * depending.
1610          */
1611
1612         while ((bp = nbp) != NULL) {
1613                 int qindex = nqindex;
1614
1615                 /*
1616                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1617                  * or do other fancy things ).
1618                  */
1619                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
1620                         switch(qindex) {
1621                         case BQUEUE_EMPTY:
1622                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1623                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
1624                                         break;
1625                                 /* fall through */
1626                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
1627                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
1628                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
1629                                         break;
1630                                 /* fall through */
1631                         case BQUEUE_CLEAN:
1632                                 /*
1633                                  * nbp is NULL.
1634                                  */
1635                                 break;
1636                         }
1637                 }
1638
1639                 /*
1640                  * Sanity Checks
1641                  */
1642                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistant queue %d bp %p", qindex, bp));
1643
1644                 /*
1645                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
1646                  * buffers.
1647                  */
1648
1649                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0, ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
1650
1651                 /*
1652                  * If we are defragging then we need a buffer with
1653                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
1654                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
1655                  * should also be non-zero at this point.  XXX
1656                  */
1657                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
1658                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
1659                         continue;
1660                 }
1661
1662                 /*
1663                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
1664                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
1665                  * on the clean list must be disassociated from their
1666                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
1667                  * already been disassociated.
1668                  */
1669
1670                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
1671                         kprintf("getnewbuf: warning, locked buf %p, race corrected\n", bp);
1672                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", hz / 100);
1673                         goto restart;
1674                 }
1675                 if (bp->b_qindex != qindex) {
1676                         kprintf("getnewbuf: warning, BUF_LOCK blocked unexpectedly on buf %p index %d->%d, race corrected\n", bp, qindex, bp->b_qindex);
1677                         BUF_UNLOCK(bp);
1678                         goto restart;
1679                 }
1680                 bremfree(bp);
1681
1682                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
1683                         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1684                                 bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1685                                 vfs_vmio_release(bp);
1686                         }
1687                         if (bp->b_vp)
1688                                 brelvp(bp);
1689                 }
1690
1691                 /*
1692                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1693                  * the scan from this point on.
1694                  *
1695                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
1696                  * valid after this operation.
1697                  */
1698
1699                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d unexpectededly still associated!", bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
1700                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1701                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_deallocate)
1702                         (*bioops.io_deallocate)(bp);
1703
1704                 /*
1705                  * critical section protection is not required when
1706                  * scrapping a buffer's contents because it is already
1707                  * wired.
1708                  */
1709                 if (bp->b_bufsize)
1710                         allocbuf(bp, 0);
1711
1712                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
1713                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1714                 bp->b_vp = NULL;
1715                 bp->b_error = 0;
1716                 bp->b_resid = 0;
1717                 bp->b_bcount = 0;
1718                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
1719                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1720                 reinitbufbio(bp);
1721
1722                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1723
1724                 /*
1725                  * If we are defragging then free the buffer.
1726                  */
1727                 if (defrag) {
1728                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1729                         bfreekva(bp);
1730                         brelse(bp);
1731                         defrag = 0;
1732                         goto restart;
1733                 }
1734
1735                 /*
1736                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
1737                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
1738                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
1739                  */
1740                 if (bufspace >= hibufspace)
1741                         flushingbufs = 1;
1742                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
1743                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1744                         bfreekva(bp);
1745                         brelse(bp);
1746                         goto restart;
1747                 }
1748                 if (bufspace < lobufspace)
1749                         flushingbufs = 0;
1750                 break;
1751         }
1752
1753         /*
1754          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
1755          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
1756          *
1757          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
1758          */
1759
1760         if (bp == NULL) {
1761                 int flags;
1762                 char *waitmsg;
1763
1764                 if (defrag) {
1765                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1766                         waitmsg = "nbufkv";
1767                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
1768                         waitmsg = "nbufbs";
1769                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1770                 } else {
1771                         waitmsg = "newbuf";
1772                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
1773                 }
1774
1775                 bd_speedup();   /* heeeelp */
1776
1777                 needsbuffer |= flags;
1778                 while (needsbuffer & flags) {
1779                         if (tsleep(&needsbuffer, slpflag, waitmsg, slptimeo))
1780                                 return (NULL);
1781                 }
1782         } else {
1783                 /*
1784                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
1785                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
1786                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
1787                  * BKVASIZE chunks.
1788                  */
1789                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
1790
1791                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
1792                         vm_offset_t addr = 0;
1793                         int count;
1794
1795                         bfreekva(bp);
1796
1797                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
1798                         vm_map_lock(&buffer_map);
1799
1800                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
1801                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
1802                                     maxsize, &addr)) {
1803                                 /*
1804                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
1805                                  * must defragment the map.
1806                                  */
1807                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
1808                                 vm_map_entry_release(count);
1809                                 ++bufdefragcnt;
1810                                 defrag = 1;
1811                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1812                                 brelse(bp);
1813                                 goto restart;
1814                         }
1815                         if (addr) {
1816                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
1817                                         NULL, 0,
1818                                         addr, addr + maxsize,
1819                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
1820                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
1821                                         MAP_NOFAULT);
1822
1823                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
1824                                 bp->b_kvasize = maxsize;
1825                                 bufspace += bp->b_kvasize;
1826                                 ++bufreusecnt;
1827                         }
1828                         vm_map_unlock(&buffer_map);
1829                         vm_map_entry_release(count);
1830                 }
1831                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
1832         }
1833         return(bp);
1834 }
1835
1836 /*
1837  * buf_daemon:
1838  *
1839  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
1840  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
1841  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
1842  */
1843
1844 static struct thread *bufdaemonthread;
1845
1846 static struct kproc_desc buf_kp = {
1847         "bufdaemon",
1848         buf_daemon,
1849         &bufdaemonthread
1850 };
1851 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp)
1852
1853 static void
1854 buf_daemon(void)
1855 {
1856         /*
1857          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
1858          */
1859         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
1860             bufdaemonthread, SHUTDOWN_PRI_LAST);
1861
1862         /*
1863          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
1864          */
1865         crit_enter();
1866
1867         for (;;) {
1868                 kproc_suspend_loop();
1869
1870                 /*
1871                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
1872                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
1873                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
1874                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
1875                  */
1876                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
1877                         if (flushbufqueues() == 0)
1878                                 break;
1879                         waitrunningbufspace();
1880                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1881                 }
1882
1883                 /*
1884                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
1885                  * mark.  The buf_daemon normally waits 5 seconds and
1886                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
1887                  * built up, within reason.
1888                  *
1889                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
1890                  * find any flushable buffers, we sleep half a second.
1891                  * Otherwise we loop immediately.
1892                  */
1893                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
1894                         /*
1895                          * We reached our low water mark, reset the
1896                          * request and sleep until we are needed again.
1897                          * The sleep is just so the suspend code works.
1898                          */
1899                         spin_lock_wr(&needsbuffer_spin);
1900                         bd_request = 0;
1901                         msleep(&bd_request, &needsbuffer_spin, 0, "psleep", hz);
1902                         spin_unlock_wr(&needsbuffer_spin);
1903                 } else {
1904                         /*
1905                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
1906                          * still have too many dirty buffers, we
1907                          * have to sleep and try again.  (rare)
1908                          */
1909                         tsleep(&bd_request, 0, "qsleep", hz / 2);
1910                 }
1911         }
1912 }
1913
1914 /*
1915  * flushbufqueues:
1916  *
1917  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
1918  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is
1919  *      particularly sensitive to.
1920  */
1921
1922 static int
1923 flushbufqueues(void)
1924 {
1925         struct buf *bp;
1926         int r = 0;
1927
1928         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY]);
1929
1930         while (bp) {
1931                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI), ("unexpected clean buffer %p", bp));
1932                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1933                         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1934                                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0)
1935                                         panic("flushbufqueues: locked buf");
1936                                 bremfree(bp);
1937                                 brelse(bp);
1938                                 ++r;
1939                                 break;
1940                         }
1941                         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
1942                             bioops.io_countdeps &&
1943                             (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
1944                             (*bioops.io_countdeps)(bp, 0)) {
1945                                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY],
1946                                              bp, b_freelist);
1947                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY],
1948                                                   bp, b_freelist);
1949                                 bp->b_flags |= B_DEFERRED;
1950                                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY]);
1951                                 continue;
1952                         }
1953
1954                         /*
1955                          * Only write it out if we can successfully lock
1956                          * it.
1957                          */
1958                         if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) == 0) {
1959                                 vfs_bio_awrite(bp);
1960                                 ++r;
1961                                 break;
1962                         }
1963                 }
1964                 bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1965         }
1966         return (r);
1967 }
1968
1969 /*
1970  * inmem:
1971  *
1972  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
1973  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
1974  *      the data.
1975  *
1976  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
1977  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
1978  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
1979  */
1980 int
1981 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
1982 {
1983         vm_object_t obj;
1984         vm_offset_t toff, tinc, size;
1985         vm_page_t m;
1986
1987         if (findblk(vp, loffset))
1988                 return 1;
1989         if (vp->v_mount == NULL)
1990                 return 0;
1991         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
1992                 return 0;
1993
1994         size = PAGE_SIZE;
1995         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
1996                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1997
1998         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
1999                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2000                 if (m == NULL)
2001                         return 0;
2002                 tinc = size;
2003                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2004                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2005                 if (vm_page_is_valid(m,
2006                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2007                         return 0;
2008         }
2009         return 1;
2010 }
2011
2012 /*
2013  * vfs_setdirty:
2014  *
2015  *      Sets the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2016  *      bits in the pages comprising the buffer.
2017  *
2018  *      The range is limited to the size of the buffer.
2019  *
2020  *      This routine is primarily used by NFS, but is generalized for the
2021  *      B_VMIO case.
2022  */
2023 static void
2024 vfs_setdirty(struct buf *bp)
2025 {
2026         int i;
2027         vm_object_t object;
2028
2029         /*
2030          * Degenerate case - empty buffer
2031          */
2032
2033         if (bp->b_bufsize == 0)
2034                 return;
2035
2036         /*
2037          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2038          * object has been flushed yet.  The OBJ_WRITEABLE flag
2039          * is not cleared simply by protecting pages off.
2040          */
2041
2042         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
2043                 return;
2044
2045         object = bp->b_xio.xio_pages[0]->object;
2046
2047         if ((object->flags & OBJ_WRITEABLE) && !(object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY))
2048                 kprintf("Warning: object %p writeable but not mightbedirty\n", object);
2049         if (!(object->flags & OBJ_WRITEABLE) && (object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY))
2050                 kprintf("Warning: object %p mightbedirty but not writeable\n", object);
2051
2052         if (object->flags & (OBJ_MIGHTBEDIRTY|OBJ_CLEANING)) {
2053                 vm_offset_t boffset;
2054                 vm_offset_t eoffset;
2055
2056                 /*
2057                  * test the pages to see if they have been modified directly
2058                  * by users through the VM system.
2059                  */
2060                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
2061                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
2062                         vm_page_test_dirty(bp->b_xio.xio_pages[i]);
2063                 }
2064
2065                 /*
2066                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2067                  * (eoffset - boffset) bytes.
2068                  */
2069
2070                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
2071                         if (bp->b_xio.xio_pages[i]->dirty)
2072                                 break;
2073                 }
2074                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_loffset & PAGE_MASK);
2075
2076                 for (i = bp->b_xio.xio_npages - 1; i >= 0; --i) {
2077                         if (bp->b_xio.xio_pages[i]->dirty) {
2078                                 break;
2079                         }
2080                 }
2081                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_loffset & PAGE_MASK);
2082
2083                 /*
2084                  * Fit it to the buffer.
2085                  */
2086
2087                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2088                         eoffset = bp->b_bcount;
2089
2090                 /*
2091                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2092                  * dirty range.
2093                  */
2094
2095                 if (boffset < eoffset) {
2096                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2097                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2098                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2099                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2100                 }
2101         }
2102 }
2103
2104 /*
2105  * findblk:
2106  *
2107  *      Locate and return the specified buffer, or NULL if the buffer does
2108  *      not exist.  Do not attempt to lock the buffer or manipulate it in
2109  *      any way.  The caller must validate that the correct buffer has been
2110  *      obtain after locking it.
2111  */
2112 struct buf *
2113 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset)
2114 {
2115         struct buf *bp;
2116
2117         crit_enter();
2118         bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2119         crit_exit();
2120         return(bp);
2121 }
2122
2123 /*
2124  * getblk:
2125  *
2126  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2127  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2128  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2129  *
2130  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2131  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2132  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2133  *      without doing any of those things the system will likely believe
2134  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2135  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2136  *
2137  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2138  *      an existing buffer.
2139  *
2140  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2141  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2142  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2143  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2144  *
2145  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2146  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2147  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2148  *      backing VM.
2149  *
2150  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2151  *      B_CACHE bit is clear.
2152  *
2153  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2154  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2155  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2156  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2157  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O,
2158  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2159  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2160  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller
2161  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2162  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2163  */
2164 struct buf *
2165 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int slpflag, int slptimeo)
2166 {
2167         struct buf *bp;
2168
2169         if (size > MAXBSIZE)
2170                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2171         if (vp->v_object == NULL)
2172                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2173
2174         crit_enter();
2175 loop:
2176         /*
2177          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
2178          * to completely exhaust the buffer cache.
2179          *
2180          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
2181          * move it into the else, when findblk() fails.  At the moment
2182          * it isn't a problem.
2183          *
2184          * XXX remove, we cannot afford to block anywhere if holding a vnode
2185          * lock in low-memory situation, so take it to the max.
2186          */
2187         if (numfreebuffers == 0) {
2188                 if (!curproc)
2189                         return NULL;
2190                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
2191                 tsleep(&needsbuffer, slpflag, "newbuf", slptimeo);
2192         }
2193
2194         if ((bp = findblk(vp, loffset))) {
2195                 /*
2196                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2197                  * Even with LK_NOWAIT the lockmgr may break our critical
2198                  * section, so double-check the validity of the buffer
2199                  * once the lock has been obtained.
2200                  */
2201                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2202                         int lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2203                         if (slpflag & PCATCH)
2204                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2205                         if (BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo) ==
2206                             ENOLCK) {
2207                                 goto loop;
2208                         }
2209                         crit_exit();
2210                         return (NULL);
2211                 }
2212
2213                 /*
2214                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2215                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
2216                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
2217                  * as well.
2218                  */
2219                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
2220                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) was recycled\n", bp, vp, loffset);
2221                         BUF_UNLOCK(bp);
2222                         goto loop;
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
2227                  */
2228                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
2229                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
2230
2231                 /*
2232                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
2233                  * block number translation.
2234                  */
2235                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
2236                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld) did not have cleared bio_offset cache\n", bp, vp, loffset);
2237                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
2238                 }
2239
2240                 /*
2241                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is
2242                  * invalid.
2243                  */
2244                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2245                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2246                 bremfree(bp);
2247
2248                 /*
2249                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
2250                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
2251                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
2252                  */
2253                 if (size != bp->b_bcount) {
2254                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2255                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2256                                 bwrite(bp);
2257                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
2258                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2259                                 bwrite(bp);
2260                         } else {
2261                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2262                                 brelse(bp);
2263                         }
2264                         goto loop;
2265                 }
2266                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
2267                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
2268                         ("getblk: no buffer offset"));
2269
2270                 /*
2271                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2272                  * be committed before we can return the buffer in
2273                  * order to prevent the caller from issuing a read
2274                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2275                  * it.
2276                  *
2277                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2278                  * operate properly either because they assume they
2279                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2280                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due
2281                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2282                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2283                  * preventing further loops.
2284                  *
2285                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2286                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2287                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2288                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2289                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2290                  * after the write.
2291                  *
2292                  * We might be able to do something fancy, like setting
2293                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2294                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2295                  * confusing.  This is much easier.
2296                  */
2297
2298                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
2299                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2300                         bwrite(bp);
2301                         goto loop;
2302                 }
2303                 crit_exit();
2304         } else {
2305                 /*
2306                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
2307                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
2308                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
2309                  *
2310                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
2311                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
2312                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
2313                  * have an associated mount we assume that the passed size is
2314                  * the block size.
2315                  *
2316                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
2317                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
2318                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
2319                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
2320                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
2321                  * particular, in DragonFly the mount point overloading
2322                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
2323                  * directory vnode is not a special case.
2324                  */
2325                 int bsize, maxsize;
2326
2327                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
2328                         bsize = DEV_BSIZE;
2329                 else if (vp->v_mount)
2330                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2331                 else
2332                         bsize = size;
2333
2334                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
2335                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
2336
2337                 if ((bp = getnewbuf(slpflag, slptimeo, size, maxsize)) == NULL) {
2338                         if (slpflag || slptimeo) {
2339                                 crit_exit();
2340                                 return NULL;
2341                         }
2342                         goto loop;
2343                 }
2344
2345                 /*
2346                  * This code is used to make sure that a buffer is not
2347                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
2348                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
2349                  * If the buffer is created out from under us, we have to
2350                  * throw away the one we just created.  There is no window
2351                  * race because we are safely running in a critical section
2352                  * from the point of the duplicate buffer creation through
2353                  * to here, and we've locked the buffer.
2354                  */
2355                 if (findblk(vp, loffset)) {
2356                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2357                         brelse(bp);
2358                         goto loop;
2359                 }
2360
2361                 /*
2362                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
2363                  * be found by findblk().
2364                  *
2365                  * Make sure the translation layer has been cleared.
2366                  */
2367                 bp->b_loffset = loffset;
2368                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
2369                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
2370
2371                 bgetvp(vp, bp);
2372
2373                 /*
2374                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
2375                  */
2376                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
2377                 bp->b_flags |= B_VMIO;
2378                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
2379
2380                 allocbuf(bp, size);
2381
2382                 crit_exit();
2383         }
2384         return (bp);
2385 }
2386
2387 /*
2388  * geteblk:
2389  *
2390  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
2391  *      initially set to B_INVAL.
2392  *
2393  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
2394  *      call because races are impossible here.
2395  */
2396 struct buf *
2397 geteblk(int size)
2398 {
2399         struct buf *bp;
2400         int maxsize;
2401
2402         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2403
2404         crit_enter();
2405         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
2406                 ;
2407         crit_exit();
2408         allocbuf(bp, size);
2409         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
2410         return (bp);
2411 }
2412
2413
2414 /*
2415  * allocbuf:
2416  *
2417  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
2418  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
2419  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
2420  *      resize a buffer up or down.
2421  *
2422  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
2423  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!!
2424  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by
2425  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
2426  *
2427  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
2428  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
2429  *
2430  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
2431  *      must own the buffer.
2432  */
2433 int
2434 allocbuf(struct buf *bp, int size)
2435 {
2436         int newbsize, mbsize;
2437         int i;
2438
2439         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
2440                 panic("allocbuf: buffer not busy");
2441
2442         if (bp->b_kvasize < size)
2443                 panic("allocbuf: buffer too small");
2444
2445         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2446                 caddr_t origbuf;
2447                 int origbufsize;
2448                 /*
2449                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
2450                  * mess with B_CACHE.
2451                  */
2452                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2453                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2454                         newbsize = mbsize;
2455                 else
2456                         newbsize = round_page(size);
2457
2458                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2459                         /*
2460                          * Malloced buffers are not shrunk
2461                          */
2462                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2463                                 if (newbsize) {
2464                                         bp->b_bcount = size;
2465                                 } else {
2466                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
2467                                         if (bp->b_bufsize) {
2468                                                 bufmallocspace -= bp->b_bufsize;
2469                                                 bufspacewakeup();
2470                                                 bp->b_bufsize = 0;
2471                                         }
2472                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
2473                                         bp->b_bcount = 0;
2474                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2475                                 }
2476                                 return 1;
2477                         }
2478                         vm_hold_free_pages(
2479                             bp,
2480                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
2481                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
2482                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
2483                         /*
2484                          * We only use malloced memory on the first allocation.
2485                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
2486                          * grows.
2487                          */
2488                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
2489                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
2490                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
2491
2492                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
2493                                 bp->b_bufsize = mbsize;
2494                                 bp->b_bcount = size;
2495                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
2496                                 bufmallocspace += mbsize;
2497                                 return 1;
2498                         }
2499                         origbuf = NULL;
2500                         origbufsize = 0;
2501                         /*
2502                          * If the buffer is growing on its other-than-first
2503                          * allocation, then we revert to the page-allocation
2504                          * scheme.
2505                          */
2506                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2507                                 origbuf = bp->b_data;
2508                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
2509                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2510                                 if (bp->b_bufsize) {
2511                                         bufmallocspace -= bp->b_bufsize;
2512                                         bufspacewakeup();
2513                                         bp->b_bufsize = 0;
2514                                 }
2515                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2516                                 newbsize = round_page(newbsize);
2517                         }
2518                         vm_hold_load_pages(
2519                             bp,
2520                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
2521                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
2522                         if (origbuf) {
2523                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
2524                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
2525                         }
2526                 }
2527         } else {
2528                 vm_page_t m;
2529                 int desiredpages;
2530
2531                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2532                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
2533                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
2534                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
2535
2536                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2537                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
2538                 /*
2539                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
2540                  * 0-length.
2541                  */
2542                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2543                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2544
2545                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2546                         /*
2547                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
2548                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
2549                          * if we have to remove any pages.
2550                          */
2551                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
2552                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
2553                                         /*
2554                                          * the page is not freed here -- it
2555                                          * is the responsibility of
2556                                          * vnode_pager_setsize
2557                                          */
2558                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
2559                                         KASSERT(m != bogus_page,
2560                                             ("allocbuf: bogus page found"));
2561                                         while (vm_page_sleep_busy(m, TRUE, "biodep"))
2562                                                 ;
2563
2564                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
2565                                         vm_page_unwire(m, 0);
2566                                 }
2567                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2568                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
2569                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
2570                         }
2571                 } else if (size > bp->b_bcount) {
2572                         /*
2573                          * We are growing the buffer, possibly in a
2574                          * byte-granular fashion.
2575                          */
2576                         struct vnode *vp;
2577                         vm_object_t obj;
2578                         vm_offset_t toff;
2579                         vm_offset_t tinc;
2580
2581                         /*
2582                          * Step 1, bring in the VM pages from the object,
2583                          * allocating them if necessary.  We must clear
2584                          * B_CACHE if these pages are not valid for the
2585                          * range covered by the buffer.
2586                          *
2587                          * critical section protection is required to protect
2588                          * against interrupts unbusying and freeing pages
2589                          * between our vm_page_lookup() and our
2590                          * busycheck/wiring call.
2591                          */
2592                         vp = bp->b_vp;
2593                         obj = vp->v_object;
2594
2595                         crit_enter();
2596                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
2597                                 vm_page_t m;
2598                                 vm_pindex_t pi;
2599
2600                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + bp->b_xio.xio_npages;
2601                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
2602                                         /*
2603                                          * note: must allocate system pages
2604                                          * since blocking here could intefere
2605                                          * with paging I/O, no matter which
2606                                          * process we are.
2607                                          */
2608                                         m = vm_page_alloc(obj, pi, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
2609                                         if (m == NULL) {
2610                                                 vm_wait();
2611                                                 vm_pageout_deficit += desiredpages -
2612                                                         bp->b_xio.xio_npages;
2613                                         } else {
2614                                                 vm_page_wire(m);
2615                                                 vm_page_wakeup(m);
2616                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2617                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
2618                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
2619                                         }
2620                                         continue;
2621                                 }
2622
2623                                 /*
2624                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
2625                                  * retry because it might have gotten freed out
2626                                  * from under us.
2627                                  *
2628                                  * We can only test PG_BUSY here.  Blocking on
2629                                  * m->busy might lead to a deadlock:
2630                                  *
2631                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
2632                                  *
2633                                  */
2634
2635                                 if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
2636                                         continue;
2637
2638                                 /*
2639                                  * We have a good page.  Should we wakeup the
2640                                  * page daemon?
2641                                  */
2642                                 if ((curthread != pagethread) &&
2643                                     ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) &&
2644                                     ((vmstats.v_free_count + vmstats.v_cache_count) <
2645                                         (vmstats.v_free_min + vmstats.v_cache_min))) {
2646                                         pagedaemon_wakeup();
2647                                 }
2648                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
2649                                 vm_page_wire(m);
2650                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
2651                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
2652                         }
2653                         crit_exit();
2654
2655                         /*
2656                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
2657                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
2658                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
2659                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
2660                          * aligned range ( newbsize ).
2661                          *
2662                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
2663                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
2664                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
2665                          * fails with NFS if the server or some other client
2666                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized,
2667                          * B_CACHE may remain set! XXX
2668                          */
2669
2670                         toff = bp->b_bcount;
2671                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
2672
2673                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
2674                                 vm_pindex_t pi;
2675
2676                                 if (tinc > (size - toff))
2677                                         tinc = size - toff;
2678
2679                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >>
2680                                     PAGE_SHIFT;
2681
2682                                 vfs_buf_test_cache(
2683                                     bp,
2684                                     bp->b_loffset,
2685                                     toff,
2686                                     tinc,
2687                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
2688                                 );
2689                                 toff += tinc;
2690                                 tinc = PAGE_SIZE;
2691                         }
2692
2693                         /*
2694                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
2695                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but
2696                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
2697                          */
2698
2699                         bp->b_data = (caddr_t)
2700                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
2701                         pmap_qenter(
2702                             (vm_offset_t)bp->b_data,
2703                             bp->b_xio.xio_pages,
2704                             bp->b_xio.xio_npages
2705                         );
2706                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
2707                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
2708                 }
2709         }
2710         if (newbsize < bp->b_bufsize)
2711                 bufspacewakeup();
2712         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
2713         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
2714         return 1;
2715 }
2716
2717 /*
2718  * biowait:
2719  *
2720  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
2721  *      is left locked on return.  B_EINTR is converted into an EINTR error
2722  *      and cleared.
2723  *
2724  *      NOTE!  The original b_cmd is lost on return, since b_cmd will be
2725  *      set to BUF_CMD_DONE.
2726  */
2727 int
2728 biowait(struct buf *bp)
2729 {
2730         crit_enter();
2731         while (bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE) {
2732                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
2733                         tsleep(bp, 0, "biord", 0);
2734                 else
2735                         tsleep(bp, 0, "biowr", 0);
2736         }
2737         crit_exit();
2738         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
2739                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
2740                 return (EINTR);
2741         }
2742         if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2743                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
2744         } else {
2745                 return (0);
2746         }
2747 }
2748
2749 /*
2750  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
2751  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
2752  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
2753  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
2754  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication
2755  * for those higher layers.
2756  */
2757 void
2758 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
2759 {
2760         bio->bio_track = track;
2761         atomic_add_int(&track->bk_active, 1);
2762 }
2763
2764 /*
2765  * Initiate I/O on a vnode.
2766  */
2767 void
2768 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
2769 {
2770         struct bio_track *track;
2771
2772         KKASSERT(bio->bio_buf->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
2773         if (bio->bio_buf->b_cmd == BUF_CMD_READ)
2774                 track = &vp->v_track_read;
2775         else
2776                 track = &vp->v_track_write;
2777         bio->bio_track = track;
2778         atomic_add_int(&track->bk_active, 1);
2779         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
2780 }
2781
2782
2783 /*
2784  * biodone:
2785  *
2786  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
2787  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
2788  *      not allowed.
2789  *
2790  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
2791  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk()
2792  *      assuming B_INVAL is clear.
2793  *
2794  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
2795  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
2796  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
2797  *
2798  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
2799  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
2800  *      in the biodone routine.
2801  */
2802 void
2803 biodone(struct bio *bio)
2804 {
2805         struct buf *bp = bio->bio_buf;
2806         buf_cmd_t cmd;
2807
2808         crit_enter();
2809
2810         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0,
2811                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
2812         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE,
2813                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
2814
2815         runningbufwakeup(bp);
2816
2817         /*
2818          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
2819          */
2820         while (bio) {
2821                 biodone_t *done_func;
2822                 struct bio_track *track;
2823
2824                 /*
2825                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
2826                  */
2827                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
2828                         atomic_subtract_int(&track->bk_active, 1);
2829                         if (track->bk_active < 0) {
2830                                 panic("biodone: bad active count bio %p\n",
2831                                       bio);
2832                         }
2833                         if (track->bk_waitflag) {
2834                                 track->bk_waitflag = 0;
2835                                 wakeup(track);
2836                         }
2837                         bio->bio_track = NULL;
2838                 }
2839
2840                 /*
2841                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
2842                  * will be responsible for any further chaining and/or
2843                  * buffer management.
2844                  *
2845                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
2846                  */
2847                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
2848                         bio->bio_done = NULL;
2849                         done_func(bio);
2850                         crit_exit();
2851                         return;
2852                 }
2853                 bio = bio->bio_prev;
2854         }
2855
2856         cmd = bp->b_cmd;
2857         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2858
2859         /*
2860          * Only reads and writes are processed past this point.
2861          */
2862         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
2863                 brelse(bp);
2864                 crit_exit();
2865                 return;
2866         }
2867
2868         /*
2869          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer.
2870          */
2871         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_complete)
2872                 (*bioops.io_complete)(bp);
2873
2874         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2875                 int i;
2876                 vm_ooffset_t foff;
2877                 vm_page_t m;
2878                 vm_object_t obj;
2879                 int iosize;
2880                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
2881
2882                 obj = vp->v_object;
2883
2884 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2885                 if (vp->v_holdcnt == 0)
2886                         panic("biodone: zero vnode hold count");
2887                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
2888                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
2889 #endif
2890
2891                 foff = bp->b_loffset;
2892                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
2893                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
2894
2895 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2896                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
2897                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
2898                             obj->paging_in_progress, bp->b_xio.xio_npages);
2899                 }
2900 #endif
2901
2902                 /*
2903                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
2904                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
2905                  * routines.
2906                  */
2907                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2908                 if (cmd == BUF_CMD_READ && (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
2909                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2910                 }
2911
2912                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
2913                         int bogusflag = 0;
2914                         int resid;
2915
2916                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2917                         if (resid > iosize)
2918                                 resid = iosize;
2919
2920                         /*
2921                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
2922                          * the originals should still be wired, we don't have
2923                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
2924                          * the VM object association.
2925                          */
2926                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
2927                         if (m == bogus_page) {
2928                                 bogusflag = 1;
2929                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2930                                 if (m == NULL)
2931                                         panic("biodone: page disappeared");
2932                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
2933                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
2934                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
2935                         }
2936 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2937                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
2938                                 kprintf(
2939 "biodone: foff(%lu)/m->pindex(%d) mismatch\n",
2940                                     (unsigned long)foff, m->pindex);
2941                         }
2942 #endif
2943
2944                         /*
2945                          * In the write case, the valid and clean bits are
2946                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we
2947                          * only need to do this here in the read case.
2948                          */
2949                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
2950                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
2951                         }
2952                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
2953
2954                         /*
2955                          * when debugging new filesystems or buffer I/O methods, this
2956                          * is the most common error that pops up.  if you see this, you
2957                          * have not set the page busy flag correctly!!!
2958                          */
2959                         if (m->busy == 0) {
2960                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
2961                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
2962                                     "resid: %d, index: %d\n",
2963                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
2964                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
2965                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
2966                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
2967                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
2968                                             bp->b_loffset,
2969                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
2970                                 else
2971                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
2972                                             bp->b_loffset,
2973                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
2974                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
2975                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
2976                                 panic("biodone: page busy < 0");
2977                         }
2978                         vm_page_io_finish(m);
2979                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
2980                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2981                         iosize -= resid;
2982                 }
2983                 if (obj)
2984                         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
2985         }
2986
2987         /*
2988          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
2989          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
2990          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
2991          */
2992
2993         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
2994                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR | B_RELBUF)) != 0)
2995                         brelse(bp);
2996                 else
2997                         bqrelse(bp);
2998         } else {
2999                 wakeup(bp);
3000         }
3001         crit_exit();
3002 }
3003
3004 /*
3005  * vfs_unbusy_pages:
3006  *
3007  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
3008  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3009  *      consistant.
3010  */
3011 void
3012 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3013 {
3014         int i;
3015
3016         runningbufwakeup(bp);
3017         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3018                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3019                 vm_object_t obj;
3020
3021                 obj = vp->v_object;
3022
3023                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3024                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3025
3026                         /*
3027                          * When restoring bogus changes the original pages
3028                          * should still be wired, so we are in no danger of
3029                          * losing the object association and do not need
3030                          * critical section protection particularly.
3031                          */
3032                         if (m == bogus_page) {
3033                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
3034                                 if (!m) {
3035                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
3036                                 }
3037                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3038                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3039                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3040                         }
3041                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3042                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3043                         vm_page_io_finish(m);
3044                 }
3045                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3046         }
3047 }
3048
3049 /*
3050  * vfs_page_set_valid:
3051  *
3052  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3053  *      range is restricted to the buffer's size.
3054  *
3055  *      This routine is typically called after a read completes.
3056  */
3057 static void
3058 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, int pageno, vm_page_t m)
3059 {
3060         vm_ooffset_t soff, eoff;
3061
3062         /*
3063          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3064          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3065          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3066          * of the buffer.
3067          */
3068         soff = off;
3069         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3070         if (eoff > bp->b_loffset + bp->b_bcount)
3071                 eoff = bp->b_loffset + bp->b_bcount;
3072
3073         /*
3074          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3075          * entire page.
3076          */
3077         if (eoff > soff) {
3078                 vm_page_set_validclean(
3079                     m,
3080                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3081                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3082                 );
3083         }
3084 }
3085
3086 /*
3087  * vfs_busy_pages:
3088  *
3089  *      This routine is called before a device strategy routine.
3090  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
3091  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
3092  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
3093  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
3094  *      inconsistant.
3095  *
3096  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
3097  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
3098  *      and should be ignored.
3099  */
3100 void
3101 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
3102 {
3103         int i, bogus;
3104         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
3105
3106         /*
3107          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
3108          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
3109          * I/O when B_CACHE is 0).
3110          */
3111         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3112         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
3113
3114         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3115                 vm_object_t obj;
3116                 vm_ooffset_t foff;
3117
3118                 obj = vp->v_object;
3119                 foff = bp->b_loffset;
3120                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
3121                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
3122                 vfs_setdirty(bp);
3123
3124 retry:
3125                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3126                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3127                         if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage"))
3128                                 goto retry;
3129                 }
3130
3131                 bogus = 0;
3132                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3133                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3134
3135                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3136                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
3137                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
3138                                 vm_page_io_start(m);
3139                         }
3140
3141                         /*
3142                          * When readying a vnode-backed buffer for a write
3143                          * we must zero-fill any invalid portions of the
3144                          * backing VM pages.
3145                          *
3146                          * When readying a vnode-backed buffer for a read
3147                          * we must replace any dirty pages with a bogus
3148                          * page so we do not destroy dirty data when
3149                          * filling in gaps.  Dirty pages might not
3150                          * necessarily be marked dirty yet, so use m->valid
3151                          * as a reasonable test.
3152                          *
3153                          * Bogus page replacement is, uh, bogus.  We need
3154                          * to find a better way.
3155                          */
3156                         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
3157                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
3158                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3159                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
3160                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
3161                                 bogus++;
3162                         }
3163                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3164                 }
3165                 if (bogus)
3166                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3167                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3168         }
3169
3170         /*
3171          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
3172          * for now.
3173          */
3174         if (lp != NULL) {
3175                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3176                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
3177                 else
3178                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
3179         }
3180 }
3181
3182 /*
3183  * vfs_clean_pages:
3184  *
3185  *      Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3186  *      are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3187  *      going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3188  *
3189  *      Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3190  *      just go ahead and clean through to b_bufsize.
3191  */
3192 static void
3193 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
3194 {
3195         int i;
3196
3197         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3198                 vm_ooffset_t foff;
3199
3200                 foff = bp->b_loffset;
3201                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
3202                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3203                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3204                         vm_ooffset_t noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3205                         vm_ooffset_t eoff = noff;
3206
3207                         if (eoff > bp->b_loffset + bp->b_bufsize)
3208                                 eoff = bp->b_loffset + bp->b_bufsize;
3209                         vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3210                         /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3211                         foff = noff;
3212                 }
3213         }
3214 }
3215
3216 /*
3217  * vfs_bio_set_validclean:
3218  *
3219  *      Set the range within the buffer to valid and clean.  The range is
3220  *      relative to the beginning of the buffer, b_loffset.  Note that
3221  *      b_loffset itself may be offset from the beginning of the first page.
3222  */
3223
3224 void
3225 vfs_bio_set_validclean(struct buf *bp, int base, int size)
3226 {
3227         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3228                 int i;
3229                 int n;
3230
3231                 /*
3232                  * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3233                  * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3234                  * first page that can be validated.
3235                  */
3236
3237                 base += (bp->b_loffset & PAGE_MASK);
3238                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3239
3240                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3241                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3242
3243                         if (n > size)
3244                                 n = size;
3245
3246                         vm_page_set_validclean(m, base & PAGE_MASK, n);
3247                         base += n;
3248                         size -= n;
3249                         n = PAGE_SIZE;
3250                 }
3251         }
3252 }
3253
3254 /*
3255  * vfs_bio_clrbuf:
3256  *
3257  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
3258  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
3259  *
3260  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
3261  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
3262  */
3263
3264 void
3265 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
3266 {
3267         int i, mask = 0;
3268         caddr_t sa, ea;
3269         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
3270                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL|B_ERROR);
3271                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
3272                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
3273                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
3274                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
3275                                 bp->b_resid = 0;
3276                                 return;
3277                         }
3278                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
3279                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
3280                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
3281                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
3282                                 bp->b_resid = 0;
3283                                 return;
3284                         }
3285                 }
3286                 ea = sa = bp->b_data;
3287                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
3288                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
3289                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
3290                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
3291                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
3292                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
3293                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
3294                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
3295                                 continue;
3296                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
3297                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
3298                                         bzero(sa, ea - sa);
3299                                 }
3300                         } else {
3301                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
3302                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
3303                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
3304                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
3305                                 }
3306                         }
3307                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
3308                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
3309                 }
3310                 bp->b_resid = 0;
3311         } else {
3312                 clrbuf(bp);
3313         }
3314 }
3315
3316 /*
3317  * vm_hold_load_pages:
3318  *
3319  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
3320  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
3321  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
3322  *      pages will be wired.
3323  *
3324  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
3325  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
3326  *
3327  */
3328 void
3329 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3330 {
3331         vm_offset_t pg;
3332         vm_page_t p;
3333         int index;
3334
3335         to = round_page(to);
3336         from = round_page(from);
3337         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3338
3339         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3340
3341 tryagain:
3342
3343                 /*
3344                  * Note: must allocate system pages since blocking here
3345                  * could intefere with paging I/O, no matter which
3346                  * process we are.
3347                  */
3348                 p = vm_page_alloc(&kernel_object,
3349                                   (pg >> PAGE_SHIFT),
3350                                   VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
3351                 if (!p) {
3352                         vm_pageout_deficit += (to - from) >> PAGE_SHIFT;
3353                         vm_wait();
3354                         goto tryagain;
3355                 }
3356                 vm_page_wire(p);
3357                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3358                 vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
3359                 pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
3360                 bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
3361                 vm_page_wakeup(p);
3362         }
3363         bp->b_xio.xio_npages = index;
3364 }
3365
3366 /*
3367  * vm_hold_free_pages:
3368  *
3369  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
3370  *
3371  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
3372  *      be unmapped and un-wired.
3373  */
3374 void
3375 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3376 {
3377         vm_offset_t pg;
3378         vm_page_t p;
3379         int index, newnpages;
3380
3381         from = round_page(from);
3382         to = round_page(to);
3383         newnpages = index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3384
3385         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3386                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
3387                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
3388                         if (p->busy) {
3389                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, loffset: %lld\n",
3390                                         bp->b_bio2.bio_offset, bp->b_loffset);
3391                         }
3392                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
3393                         pmap_kremove(pg);
3394                         vm_page_busy(p);
3395                         vm_page_unwire(p, 0);
3396                         vm_page_free(p);
3397                 }
3398         }
3399         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
3400 }
3401
3402 /*
3403  * vmapbuf:
3404  *
3405  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
3406  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
3407  *      initialized.
3408  */
3409 int
3410 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
3411 {
3412         caddr_t addr;
3413         vm_offset_t va;
3414         vm_page_t m;
3415         int vmprot;
3416         int error;
3417         int pidx;
3418         int i;
3419
3420         /*
3421          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
3422          */
3423         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3424         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
3425
3426         if (bytes < 0)
3427                 return (-1);
3428
3429         /*
3430          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
3431          */
3432         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
3433         pidx = 0;
3434
3435         vmprot = VM_PROT_READ;
3436         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3437                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
3438
3439         while (addr < udata + bytes) {
3440                 /*
3441                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
3442                  * when reading stuff off device into memory.
3443                  *
3444                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
3445                  */
3446                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
3447                 va = trunc_page(va);
3448
3449                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
3450                 if (m == NULL) {
3451                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
3452                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
3453                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3454                         }
3455                         return(-1);
3456                 }
3457                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
3458                 addr += PAGE_SIZE;
3459                 ++pidx;
3460         }
3461
3462         /*
3463          * Map the page array and set the buffer fields to point to
3464          * the mapped data buffer.
3465          */
3466         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
3467                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
3468         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
3469
3470         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
3471         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
3472         bp->b_bcount = bytes;
3473         bp->b_bufsize = bytes;
3474         return(0);
3475 }
3476
3477 /*
3478  * vunmapbuf:
3479  *
3480  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
3481  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
3482  */
3483 void
3484 vunmapbuf(struct buf *bp)
3485 {
3486         int pidx;
3487         int npages;
3488
3489         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
3490
3491         npages = bp->b_xio.xio_npages;
3492         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
3493         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
3494                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
3495                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
3496         }
3497         bp->b_xio.xio_npages = 0;
3498         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3499 }
3500
3501 /*
3502  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
3503  */
3504 int
3505 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
3506 {
3507         int count = 0;
3508         int error;
3509         int n;
3510
3511         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
3512                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
3513                         count = error;
3514                         break;
3515                 }
3516                 count += error;
3517         }
3518         return (count);
3519 }
3520
3521 /*
3522  * print out statistics from the current status of the buffer pool
3523  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
3524  */
3525 #ifdef DEBUG
3526 void
3527 vfs_bufstats(void)
3528 {
3529         int i, j, count;
3530         struct buf *bp;
3531         struct bqueues *dp;
3532         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
3533         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
3534
3535         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
3536                 count = 0;
3537                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
3538                         counts[j] = 0;
3539                 crit_enter();
3540                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
3541                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
3542                         count++;
3543                 }
3544                 crit_exit();
3545                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
3546                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
3547                         if (counts[j] != 0)
3548                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
3549                 kprintf("\n");
3550         }
3551 }
3552 #endif
3553
3554 #ifdef DDB
3555
3556 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
3557 {
3558         /* get args */
3559         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
3560
3561         if (!have_addr) {
3562                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
3563                 return;
3564         }
3565
3566         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
3567         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
3568         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
3569                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
3570                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
3571                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
3572                   bp->b_data, bp->b_bio2.bio_offset, (bp->b_bio2.bio_next ? bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
3573         if (bp->b_xio.xio_npages) {
3574                 int i;
3575                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
3576                         bp->b_xio.xio_npages);
3577                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3578                         vm_page_t m;
3579                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3580                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
3581                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3582                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
3583                                 db_printf(",");
3584                 }
3585                 db_printf("\n");
3586         }
3587 }
3588 #endif /* DDB */