Merge branch 'vendor/MPFR'
[dragonfly.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice immediately at the beginning of the file, without modification,
10  *    this list of conditions, and the following disclaimer.
11  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
12  *              John S. Dyson.
13  *
14  * $FreeBSD: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.242.2.20 2003/05/28 18:38:10 alc Exp $
15  */
16
17 /*
18  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
19  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
20  * sure that the performance degradation associated with schemes such
21  * as this is not realized.
22  *
23  * Author:  John S. Dyson
24  * Significant help during the development and debugging phases
25  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
26  *
27  * see man buf(9) for more info.
28  */
29
30 #include <sys/param.h>
31 #include <sys/systm.h>
32 #include <sys/buf.h>
33 #include <sys/conf.h>
34 #include <sys/devicestat.h>
35 #include <sys/eventhandler.h>
36 #include <sys/lock.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/mount.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/kthread.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/reboot.h>
43 #include <sys/resourcevar.h>
44 #include <sys/sysctl.h>
45 #include <sys/vmmeter.h>
46 #include <sys/vnode.h>
47 #include <sys/dsched.h>
48 #include <vm/vm.h>
49 #include <vm/vm_param.h>
50 #include <vm/vm_kern.h>
51 #include <vm/vm_pageout.h>
52 #include <vm/vm_page.h>
53 #include <vm/vm_object.h>
54 #include <vm/vm_extern.h>
55 #include <vm/vm_map.h>
56 #include <vm/vm_pager.h>
57 #include <vm/swap_pager.h>
58
59 #include <sys/buf2.h>
60 #include <sys/thread2.h>
61 #include <sys/spinlock2.h>
62 #include <sys/mplock2.h>
63 #include <vm/vm_page2.h>
64
65 #include "opt_ddb.h"
66 #ifdef DDB
67 #include <ddb/ddb.h>
68 #endif
69
70 /*
71  * Buffer queues.
72  */
73 enum bufq_type {
74         BQUEUE_NONE,            /* not on any queue */
75         BQUEUE_LOCKED,          /* locked buffers */
76         BQUEUE_CLEAN,           /* non-B_DELWRI buffers */
77         BQUEUE_DIRTY,           /* B_DELWRI buffers */
78         BQUEUE_DIRTY_HW,        /* B_DELWRI buffers - heavy weight */
79         BQUEUE_EMPTYKVA,        /* empty buffer headers with KVA assignment */
80         BQUEUE_EMPTY,           /* empty buffer headers */
81
82         BUFFER_QUEUES           /* number of buffer queues */
83 };
84
85 typedef enum bufq_type bufq_type_t;
86
87 #define BD_WAKE_SIZE    16384
88 #define BD_WAKE_MASK    (BD_WAKE_SIZE - 1)
89
90 TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
91 static struct spinlock bufqspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufqspin);
92 static struct spinlock bufcspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufcspin);
93
94 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
95
96 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
97
98 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
99 static void vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
100 static void vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
101 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
102 static int flushbufqueues(bufq_type_t q);
103 static vm_page_t bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit);
104
105 static void bd_signal(int totalspace);
106 static void buf_daemon(void);
107 static void buf_daemon_hw(void);
108
109 /*
110  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
111  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
112  * really that bad.  it would be better to split the buffer
113  * for input in the case of buffers partially already in memory,
114  * but the code is intricate enough already.
115  */
116 vm_page_t bogus_page;
117
118 /*
119  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
120  * not need to use compiler magic.
121  */
122 int bufspace;                   /* locked by buffer_map */
123 int maxbufspace;
124 static int bufmallocspace;      /* atomic ops */
125 int maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
126 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
127 static int lorunningspace;
128 static int hirunningspace;
129 static int runningbufreq;               /* locked by bufcspin */
130 static int dirtybufspace;               /* locked by bufcspin */
131 static int dirtybufcount;               /* locked by bufcspin */
132 static int dirtybufspacehw;             /* locked by bufcspin */
133 static int dirtybufcounthw;             /* locked by bufcspin */
134 static int runningbufspace;             /* locked by bufcspin */
135 static int runningbufcount;             /* locked by bufcspin */
136 int lodirtybufspace;
137 int hidirtybufspace;
138 static int getnewbufcalls;
139 static int getnewbufrestarts;
140 static int recoverbufcalls;
141 static int needsbuffer;         /* locked by bufcspin */
142 static int bd_request;          /* locked by bufcspin */
143 static int bd_request_hw;       /* locked by bufcspin */
144 static u_int bd_wake_ary[BD_WAKE_SIZE];
145 static u_int bd_wake_index;
146 static u_int vm_cycle_point = 40; /* 23-36 will migrate more act->inact */
147 static int debug_commit;
148
149 static struct thread *bufdaemon_td;
150 static struct thread *bufdaemonhw_td;
151 static u_int lowmempgallocs;
152 static u_int lowmempgfails;
153
154 /*
155  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
156  */
157 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybufspace, CTLFLAG_RW, &lodirtybufspace, 0,
158         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
159 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybufspace, CTLFLAG_RW, &hidirtybufspace, 0,
160         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
162         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
163 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
164         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
165 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgallocs, CTLFLAG_RW, &lowmempgallocs, 0,
166         "Page allocations done during periods of very low free memory");
167 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgfails, CTLFLAG_RW, &lowmempgfails, 0,
168         "Page allocations which failed during periods of very low free memory");
169 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, vm_cycle_point, CTLFLAG_RW, &vm_cycle_point, 0,
170         "Recycle pages to active or inactive queue transition pt 0-64");
171 /*
172  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
173  */
174 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, nbuf, CTLFLAG_RD, &nbuf, 0,
175         "Total number of buffers in buffer cache");
176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspace, CTLFLAG_RD, &dirtybufspace, 0,
177         "Pending bytes of dirty buffers (all)");
178 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspacehw, CTLFLAG_RD, &dirtybufspacehw, 0,
179         "Pending bytes of dirty buffers (heavy weight)");
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcount, CTLFLAG_RD, &dirtybufcount, 0,
181         "Pending number of dirty buffers");
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcounthw, CTLFLAG_RD, &dirtybufcounthw, 0,
183         "Pending number of dirty buffers (heavy weight)");
184 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
185         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
186 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufcount, CTLFLAG_RD, &runningbufcount, 0,
187         "I/O buffers currently in progress due to asynchronous writes");
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
189         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
190 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
191         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
192 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
193         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
195         "Amount of memory available for buffers");
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
197         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
198 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
199         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
201         "New buffer header acquisition requests");
202 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
203         0, "New buffer header acquisition restarts");
204 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recoverbufcalls, CTLFLAG_RD, &recoverbufcalls, 0,
205         "Recover VM space in an emergency");
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
207         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
208 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
209         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
210 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
211         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_commit, CTLFLAG_RW, &debug_commit, 0, "");
213 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
214         "sizeof(struct buf)");
215
216 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
217
218 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
219 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED02   0x02
220 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED04   0x04
221 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
222
223 /*
224  * bufspacewakeup:
225  *
226  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
227  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
228  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
229  *      bp's get placed back in the queues.
230  */
231 static __inline void
232 bufspacewakeup(void)
233 {
234         /*
235          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
236          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
237          * process will be able to now.
238          */
239         spin_lock(&bufcspin);
240         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
241                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
242                 spin_unlock(&bufcspin);
243                 wakeup(&needsbuffer);
244         } else {
245                 spin_unlock(&bufcspin);
246         }
247 }
248
249 /*
250  * runningbufwakeup:
251  *
252  *      Accounting for I/O in progress.
253  *
254  */
255 static __inline void
256 runningbufwakeup(struct buf *bp)
257 {
258         int totalspace;
259         int limit;
260
261         if ((totalspace = bp->b_runningbufspace) != 0) {
262                 spin_lock(&bufcspin);
263                 runningbufspace -= totalspace;
264                 --runningbufcount;
265                 bp->b_runningbufspace = 0;
266
267                 /*
268                  * see waitrunningbufspace() for limit test.
269                  */
270                 limit = hirunningspace * 4 / 6;
271                 if (runningbufreq && runningbufspace <= limit) {
272                         runningbufreq = 0;
273                         spin_unlock(&bufcspin);
274                         wakeup(&runningbufreq);
275                 } else {
276                         spin_unlock(&bufcspin);
277                 }
278                 bd_signal(totalspace);
279         }
280 }
281
282 /*
283  * bufcountwakeup:
284  *
285  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
286  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
287  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
288  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
289  *
290  * MPSAFE
291  */
292 static __inline void
293 bufcountwakeup(void) 
294 {
295         spin_lock(&bufcspin);
296         if (needsbuffer) {
297                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
298                 spin_unlock(&bufcspin);
299                 wakeup(&needsbuffer);
300         } else {
301                 spin_unlock(&bufcspin);
302         }
303 }
304
305 /*
306  * waitrunningbufspace()
307  *
308  * Wait for the amount of running I/O to drop to hirunningspace * 4 / 6.
309  * This is the point where write bursting stops so we don't want to wait
310  * for the running amount to drop below it (at least if we still want bioq
311  * to burst writes).
312  *
313  * The caller may be using this function to block in a tight loop, we
314  * must block while runningbufspace is greater then or equal to
315  * hirunningspace * 4 / 6.
316  *
317  * And even with that it may not be enough, due to the presence of
318  * B_LOCKED dirty buffers, so also wait for at least one running buffer
319  * to complete.
320  */
321 void
322 waitrunningbufspace(void)
323 {
324         int limit = hirunningspace * 4 / 6;
325         int dummy;
326
327         spin_lock(&bufcspin);
328         if (runningbufspace > limit) {
329                 while (runningbufspace > limit) {
330                         ++runningbufreq;
331                         ssleep(&runningbufreq, &bufcspin, 0, "wdrn1", 0);
332                 }
333                 spin_unlock(&bufcspin);
334         } else if (runningbufspace > limit / 2) {
335                 ++runningbufreq;
336                 spin_unlock(&bufcspin);
337                 tsleep(&dummy, 0, "wdrn2", 1);
338         } else {
339                 spin_unlock(&bufcspin);
340         }
341 }
342
343 /*
344  * buf_dirty_count_severe:
345  *
346  *      Return true if we have too many dirty buffers.
347  */
348 int
349 buf_dirty_count_severe(void)
350 {
351         return (runningbufspace + dirtybufspace >= hidirtybufspace ||
352                 dirtybufcount >= nbuf / 2);
353 }
354
355 /*
356  * Return true if the amount of running I/O is severe and BIOQ should
357  * start bursting.
358  */
359 int
360 buf_runningbufspace_severe(void)
361 {
362         return (runningbufspace >= hirunningspace * 4 / 6);
363 }
364
365 /*
366  * vfs_buf_test_cache:
367  *
368  * Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
369  * bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
370  * valid data.
371  *
372  * NOTE! Dirty VM pages are not processed into dirty (B_DELWRI) buffer
373  * cache buffers.  The VM pages remain dirty, as someone had mmap()'d
374  * them while a clean buffer was present.
375  */
376 static __inline__
377 void
378 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
379                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
380                   vm_page_t m)
381 {
382         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
383                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
384                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
385                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
386         }
387 }
388
389 /*
390  * bd_speedup()
391  *
392  * Spank the buf_daemon[_hw] if the total dirty buffer space exceeds the
393  * low water mark.
394  *
395  * MPSAFE
396  */
397 static __inline__
398 void
399 bd_speedup(void)
400 {
401         if (dirtybufspace < lodirtybufspace && dirtybufcount < nbuf / 2)
402                 return;
403
404         if (bd_request == 0 &&
405             (dirtybufspace - dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
406              dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
407                 spin_lock(&bufcspin);
408                 bd_request = 1;
409                 spin_unlock(&bufcspin);
410                 wakeup(&bd_request);
411         }
412         if (bd_request_hw == 0 &&
413             (dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
414              dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
415                 spin_lock(&bufcspin);
416                 bd_request_hw = 1;
417                 spin_unlock(&bufcspin);
418                 wakeup(&bd_request_hw);
419         }
420 }
421
422 /*
423  * bd_heatup()
424  *
425  *      Get the buf_daemon heated up when the number of running and dirty
426  *      buffers exceeds the mid-point.
427  *
428  *      Return the total number of dirty bytes past the second mid point
429  *      as a measure of how much excess dirty data there is in the system.
430  *
431  * MPSAFE
432  */
433 int
434 bd_heatup(void)
435 {
436         int mid1;
437         int mid2;
438         int totalspace;
439
440         mid1 = lodirtybufspace + (hidirtybufspace - lodirtybufspace) / 2;
441
442         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
443         if (totalspace >= mid1 || dirtybufcount >= nbuf / 2) {
444                 bd_speedup();
445                 mid2 = mid1 + (hidirtybufspace - mid1) / 2;
446                 if (totalspace >= mid2)
447                         return(totalspace - mid2);
448         }
449         return(0);
450 }
451
452 /*
453  * bd_wait()
454  *
455  *      Wait for the buffer cache to flush (totalspace) bytes worth of
456  *      buffers, then return.
457  *
458  *      Regardless this function blocks while the number of dirty buffers
459  *      exceeds hidirtybufspace.
460  *
461  * MPSAFE
462  */
463 void
464 bd_wait(int totalspace)
465 {
466         u_int i;
467         int count;
468
469         if (curthread == bufdaemonhw_td || curthread == bufdaemon_td)
470                 return;
471
472         while (totalspace > 0) {
473                 bd_heatup();
474                 if (totalspace > runningbufspace + dirtybufspace)
475                         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
476                 count = totalspace / BKVASIZE;
477                 if (count >= BD_WAKE_SIZE)
478                         count = BD_WAKE_SIZE - 1;
479
480                 spin_lock(&bufcspin);
481                 i = (bd_wake_index + count) & BD_WAKE_MASK;
482                 ++bd_wake_ary[i];
483
484                 /*
485                  * This is not a strict interlock, so we play a bit loose
486                  * with locking access to dirtybufspace*
487                  */
488                 tsleep_interlock(&bd_wake_ary[i], 0);
489                 spin_unlock(&bufcspin);
490                 tsleep(&bd_wake_ary[i], PINTERLOCKED, "flstik", hz);
491
492                 totalspace = runningbufspace + dirtybufspace - hidirtybufspace;
493         }
494 }
495
496 /*
497  * bd_signal()
498  * 
499  *      This function is called whenever runningbufspace or dirtybufspace
500  *      is reduced.  Track threads waiting for run+dirty buffer I/O
501  *      complete.
502  *
503  * MPSAFE
504  */
505 static void
506 bd_signal(int totalspace)
507 {
508         u_int i;
509
510         if (totalspace > 0) {
511                 if (totalspace > BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE)
512                         totalspace = BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE;
513                 spin_lock(&bufcspin);
514                 while (totalspace > 0) {
515                         i = bd_wake_index++;
516                         i &= BD_WAKE_MASK;
517                         if (bd_wake_ary[i]) {
518                                 bd_wake_ary[i] = 0;
519                                 spin_unlock(&bufcspin);
520                                 wakeup(&bd_wake_ary[i]);
521                                 spin_lock(&bufcspin);
522                         }
523                         totalspace -= BKVASIZE;
524                 }
525                 spin_unlock(&bufcspin);
526         }
527 }
528
529 /*
530  * BIO tracking support routines.
531  *
532  * Release a ref on a bio_track.  Wakeup requests are atomically released
533  * along with the last reference so bk_active will never wind up set to
534  * only 0x80000000.
535  *
536  * MPSAFE
537  */
538 static
539 void
540 bio_track_rel(struct bio_track *track)
541 {
542         int     active;
543         int     desired;
544
545         /*
546          * Shortcut
547          */
548         active = track->bk_active;
549         if (active == 1 && atomic_cmpset_int(&track->bk_active, 1, 0))
550                 return;
551
552         /*
553          * Full-on.  Note that the wait flag is only atomically released on
554          * the 1->0 count transition.
555          *
556          * We check for a negative count transition using bit 30 since bit 31
557          * has a different meaning.
558          */
559         for (;;) {
560                 desired = (active & 0x7FFFFFFF) - 1;
561                 if (desired)
562                         desired |= active & 0x80000000;
563                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
564                         if (desired & 0x40000000)
565                                 panic("bio_track_rel: bad count: %p\n", track);
566                         if (active & 0x80000000)
567                                 wakeup(track);
568                         break;
569                 }
570                 active = track->bk_active;
571         }
572 }
573
574 /*
575  * Wait for the tracking count to reach 0.
576  *
577  * Use atomic ops such that the wait flag is only set atomically when
578  * bk_active is non-zero.
579  *
580  * MPSAFE
581  */
582 int
583 bio_track_wait(struct bio_track *track, int slp_flags, int slp_timo)
584 {
585         int     active;
586         int     desired;
587         int     error;
588
589         /*
590          * Shortcut
591          */
592         if (track->bk_active == 0)
593                 return(0);
594
595         /*
596          * Full-on.  Note that the wait flag may only be atomically set if
597          * the active count is non-zero.
598          *
599          * NOTE: We cannot optimize active == desired since a wakeup could
600          *       clear active prior to our tsleep_interlock().
601          */
602         error = 0;
603         while ((active = track->bk_active) != 0) {
604                 cpu_ccfence();
605                 desired = active | 0x80000000;
606                 tsleep_interlock(track, slp_flags);
607                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
608                         error = tsleep(track, slp_flags | PINTERLOCKED,
609                                        "trwait", slp_timo);
610                         if (error)
611                                 break;
612                 }
613         }
614         return (error);
615 }
616
617 /*
618  * bufinit:
619  *
620  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
621  *      dependant initialization code. 
622  */
623 void
624 bufinit(void)
625 {
626         struct buf *bp;
627         vm_offset_t bogus_offset;
628         int i;
629
630         /* next, make a null set of free lists */
631         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
632                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
633
634         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
635         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
636                 bp = &buf[i];
637                 bzero(bp, sizeof *bp);
638                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
639                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
640                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
641                 initbufbio(bp);
642                 xio_init(&bp->b_xio);
643                 buf_dep_init(bp);
644                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
645         }
646
647         /*
648          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
649          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
650          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
651          * used by most other processes.  The differential is required to 
652          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
653          * be blocked waiting for buffer space.
654          *
655          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
656          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
657          * by the system.
658          */
659         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
660         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
661         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
662
663         lorunningspace = 512 * 1024;
664         /* hirunningspace -- see below */
665
666         /*
667          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently
668          * into the kernel space.  Even though this is accounted for in
669          * the buffer allocation, we don't want the malloced region to grow
670          * uncontrolled.  The malloc scheme improves memory utilization
671          * significantly on average (small) directories.
672          */
673         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
674
675         /*
676          * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
677          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
678          *
679          * We don't want too much actually queued to the device at once
680          * (XXX this needs to be per-mount!), because the buffers will
681          * wind up locked for a very long period of time while the I/O
682          * drains.
683          */
684         hidirtybufspace = hibufspace / 2;       /* dirty + running */
685         hirunningspace = hibufspace / 16;       /* locked & queued to device */
686         if (hirunningspace < 1024 * 1024)
687                 hirunningspace = 1024 * 1024;
688
689         dirtybufspace = 0;
690         dirtybufspacehw = 0;
691
692         lodirtybufspace = hidirtybufspace / 2;
693
694         /*
695          * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
696          * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
697          * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
698          * from buf_daemon.
699          */
700
701         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
702         vm_object_hold(&kernel_object);
703         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
704                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
705                                    VM_ALLOC_NORMAL);
706         vm_object_drop(&kernel_object);
707         vmstats.v_wire_count++;
708
709 }
710
711 /*
712  * Initialize the embedded bio structures, typically used by
713  * deprecated code which tries to allocate its own struct bufs.
714  */
715 void
716 initbufbio(struct buf *bp)
717 {
718         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
719         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
720         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
721         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
722         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
723         bp->b_bio1.bio_flags = 0;
724
725         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
726         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
727         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
728         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
729         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
730         bp->b_bio2.bio_flags = 0;
731
732         BUF_LOCKINIT(bp);
733 }
734
735 /*
736  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
737  * translation cache layers.
738  */
739 void
740 reinitbufbio(struct buf *bp)
741 {
742         struct bio *bio;
743
744         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
745                 bio->bio_done = NULL;
746                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
747         }
748 }
749
750 /*
751  * Undo the effects of an initbufbio().
752  */
753 void
754 uninitbufbio(struct buf *bp)
755 {
756         dsched_exit_buf(bp);
757         BUF_LOCKFREE(bp);
758 }
759
760 /*
761  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
762  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
763  */
764 struct bio *
765 push_bio(struct bio *bio)
766 {
767         struct bio *nbio;
768
769         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
770                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
771                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
772                         panic("push_bio: too many layers bp %p\n",
773                                 bio->bio_buf);
774                 }
775                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
776                 bio->bio_next = nbio;
777                 nbio->bio_prev = bio;
778                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
779                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
780                 nbio->bio_done = NULL;
781                 nbio->bio_next = NULL;
782         }
783         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
784         return(nbio);
785 }
786
787 /*
788  * Pop a BIO translation layer, returning the previous layer.  The
789  * must have been previously pushed.
790  */
791 struct bio *
792 pop_bio(struct bio *bio)
793 {
794         return(bio->bio_prev);
795 }
796
797 void
798 clearbiocache(struct bio *bio)
799 {
800         while (bio) {
801                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
802                 bio = bio->bio_next;
803         }
804 }
805
806 /*
807  * bfreekva:
808  *
809  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
810  *
811  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
812  *      buffer_map.
813  *
814  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
815  *
816  * MPALMOSTSAFE
817  */
818 static void
819 bfreekva(struct buf *bp)
820 {
821         int count;
822
823         if (bp->b_kvasize) {
824                 ++buffreekvacnt;
825                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
826                 vm_map_lock(&buffer_map);
827                 bufspace -= bp->b_kvasize;
828                 vm_map_delete(&buffer_map,
829                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
830                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
831                     &count
832                 );
833                 vm_map_unlock(&buffer_map);
834                 vm_map_entry_release(count);
835                 bp->b_kvasize = 0;
836                 bp->b_kvabase = NULL;
837                 bufspacewakeup();
838         }
839 }
840
841 /*
842  * bremfree:
843  *
844  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
845  */
846 static __inline void
847 _bremfree(struct buf *bp)
848 {
849         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
850                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1, 
851                                 ("bremfree: bp %p not locked",bp));
852                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
853                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
854         } else {
855                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
856                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
857         }
858 }
859
860 void
861 bremfree(struct buf *bp)
862 {
863         spin_lock(&bufqspin);
864         _bremfree(bp);
865         spin_unlock(&bufqspin);
866 }
867
868 static void
869 bremfree_locked(struct buf *bp)
870 {
871         _bremfree(bp);
872 }
873
874 /*
875  * bread:
876  *
877  *      Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
878  *      must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
879  *      is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
880  *      getblk() ).
881  *
882  */
883 int
884 bread(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, struct buf **bpp)
885 {
886         return (breadn(vp, loffset, size, NULL, NULL, 0, bpp));
887 }
888
889 /*
890  * This version of bread issues any required I/O asyncnronously and
891  * makes a callback on completion.
892  *
893  * The callback must check whether BIO_DONE is set in the bio and issue
894  * the bpdone(bp, 0) if it isn't.  The callback is responsible for clearing
895  * BIO_DONE and disposing of the I/O (bqrelse()ing it).
896  */
897 void
898 breadcb(struct vnode *vp, off_t loffset, int size,
899         void (*func)(struct bio *), void *arg)
900 {
901         struct buf *bp;
902
903         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
904
905         /* if not found in cache, do some I/O */
906         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
907                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
908                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
909                 bp->b_bio1.bio_done = func;
910                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
911                 vfs_busy_pages(vp, bp);
912                 BUF_KERNPROC(bp);
913                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
914         } else if (func) {
915                 /*
916                  * Since we are issuing the callback synchronously it cannot
917                  * race the BIO_DONE, so no need for atomic ops here.
918                  */
919                 /*bp->b_bio1.bio_done = func;*/
920                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
921                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_DONE;
922                 func(&bp->b_bio1);
923         } else {
924                 bqrelse(bp);
925         }
926 }
927
928 /*
929  * breadn:
930  *
931  *      Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
932  *      read-ahead blocks.  We must clear B_ERROR and B_INVAL prior
933  *      to initiating I/O . If B_CACHE is set, the buffer is valid 
934  *      and we do not have to do anything.
935  *
936  */
937 int
938 breadn(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
939         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
940 {
941         struct buf *bp, *rabp;
942         int i;
943         int rv = 0, readwait = 0;
944
945         *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
946
947         /* if not found in cache, do some I/O */
948         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
949                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
950                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
951                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
952                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
953                 vfs_busy_pages(vp, bp);
954                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
955                 ++readwait;
956         }
957
958         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
959                 if (inmem(vp, *raoffset))
960                         continue;
961                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
962
963                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
964                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
965                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
966                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
967                         BUF_KERNPROC(rabp);
968                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
969                 } else {
970                         brelse(rabp);
971                 }
972         }
973         if (readwait)
974                 rv = biowait(&bp->b_bio1, "biord");
975         return (rv);
976 }
977
978 /*
979  * bwrite:
980  *
981  *      Synchronous write, waits for completion.
982  *
983  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
984  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
985  *      is invalid.
986  *
987  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
988  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
989  *      now so we set it generally.  This could be set either here 
990  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
991  *      here.
992  */
993 int
994 bwrite(struct buf *bp)
995 {
996         int error;
997
998         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
999                 brelse(bp);
1000                 return (0);
1001         }
1002         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1003                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1004
1005         /* Mark the buffer clean */
1006         bundirty(bp);
1007
1008         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1009         bp->b_flags |= B_CACHE;
1010         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1011         bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
1012         bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
1013         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1014
1015         /*
1016          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1017          * valid for vnode-backed buffers.
1018          */
1019         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1020         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1021         error = biowait(&bp->b_bio1, "biows");
1022         brelse(bp);
1023
1024         return (error);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * bawrite:
1029  *
1030  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1031  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1032  *
1033  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
1034  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1035  */
1036 void
1037 bawrite(struct buf *bp)
1038 {
1039         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1040                 brelse(bp);
1041                 return;
1042         }
1043         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1044                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1045
1046         /* Mark the buffer clean */
1047         bundirty(bp);
1048
1049         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1050         bp->b_flags |= B_CACHE;
1051         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1052         KKASSERT(bp->b_bio1.bio_done == NULL);
1053         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1054
1055         /*
1056          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1057          * valid for vnode-backed buffers.
1058          */
1059         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1060         BUF_KERNPROC(bp);
1061         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1062 }
1063
1064 /*
1065  * bowrite:
1066  *
1067  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
1068  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
1069  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
1070  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
1071  */
1072 int
1073 bowrite(struct buf *bp)
1074 {
1075         bp->b_flags |= B_ORDERED;
1076         bawrite(bp);
1077         return (0);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * bdwrite:
1082  *
1083  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1084  *      anything if the buffer is marked invalid.
1085  *
1086  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1087  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1088  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1089  *      out synchronously.
1090  */
1091 void
1092 bdwrite(struct buf *bp)
1093 {
1094         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1095                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
1096
1097         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1098                 brelse(bp);
1099                 return;
1100         }
1101         bdirty(bp);
1102
1103         if (dsched_is_clear_buf_priv(bp))
1104                 dsched_new_buf(bp);
1105
1106         /*
1107          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1108          * true even of NFS now.
1109          */
1110         bp->b_flags |= B_CACHE;
1111
1112         /*
1113          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1114          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1115          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1116          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1117          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1118          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1119          * the bmap then...  So, this is important to do.
1120          */
1121         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
1122                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, &bp->b_bio2.bio_offset,
1123                          NULL, NULL, BUF_CMD_WRITE);
1124         }
1125
1126         /*
1127          * Because the underlying pages may still be mapped and
1128          * writable trying to set the dirty buffer (b_dirtyoff/end)
1129          * range here will be inaccurate.
1130          *
1131          * However, we must still clean the pages to satisfy the
1132          * vnode_pager and pageout daemon, so theythink the pages
1133          * have been "cleaned".  What has really occured is that
1134          * they've been earmarked for later writing by the buffer
1135          * cache.
1136          *
1137          * So we get the b_dirtyoff/end update but will not actually
1138          * depend on it (NFS that is) until the pages are busied for
1139          * writing later on.
1140          */
1141         vfs_clean_pages(bp);
1142         bqrelse(bp);
1143
1144         /*
1145          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1146          * due to the softdep code.
1147          */
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Fake write - return pages to VM system as dirty, leave the buffer clean.
1152  * This is used by tmpfs.
1153  *
1154  * It is important for any VFS using this routine to NOT use it for
1155  * IO_SYNC or IO_ASYNC operations which occur when the system really
1156  * wants to flush VM pages to backing store.
1157  */
1158 void
1159 buwrite(struct buf *bp)
1160 {
1161         vm_page_t m;
1162         int i;
1163
1164         /*
1165          * Only works for VMIO buffers.  If the buffer is already
1166          * marked for delayed-write we can't avoid the bdwrite().
1167          */
1168         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || (bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1169                 bdwrite(bp);
1170                 return;
1171         }
1172
1173         /*
1174          * Set valid & dirty.
1175          */
1176         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1177                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1178                 vfs_dirty_one_page(bp, i, m);
1179         }
1180         bqrelse(bp);
1181 }
1182
1183 /*
1184  * bdirty:
1185  *
1186  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
1187  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
1188  *
1189  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
1190  *      dirty/clean lists. 
1191  *
1192  *      Must be called from a critical section.
1193  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
1194  */
1195 void
1196 bdirty(struct buf *bp)
1197 {
1198         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE, ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1199         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
1200                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
1201                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
1202         }
1203         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1204                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
1205         }
1206         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1207
1208         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1209                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1210                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
1211                 reassignbuf(bp);
1212                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1213
1214                 spin_lock(&bufcspin);
1215                 ++dirtybufcount;
1216                 dirtybufspace += bp->b_bufsize;
1217                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1218                         ++dirtybufcounthw;
1219                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1220                 }
1221                 spin_unlock(&bufcspin);
1222
1223                 bd_heatup();
1224         }
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Set B_HEAVY, indicating that this is a heavy-weight buffer that
1229  * needs to be flushed with a different buf_daemon thread to avoid
1230  * deadlocks.  B_HEAVY also imposes restrictions in getnewbuf().
1231  */
1232 void
1233 bheavy(struct buf *bp)
1234 {
1235         if ((bp->b_flags & B_HEAVY) == 0) {
1236                 bp->b_flags |= B_HEAVY;
1237                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1238                         spin_lock(&bufcspin);
1239                         ++dirtybufcounthw;
1240                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1241                         spin_unlock(&bufcspin);
1242                 }
1243         }
1244 }
1245
1246 /*
1247  * bundirty:
1248  *
1249  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1250  *
1251  *      Must be called from a critical section.
1252  *
1253  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in 
1254  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
1255  *      a different queue.
1256  *
1257  * MPSAFE
1258  */
1259 void
1260 bundirty(struct buf *bp)
1261 {
1262         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1263                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1264                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1265                 reassignbuf(bp);
1266                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1267
1268                 spin_lock(&bufcspin);
1269                 --dirtybufcount;
1270                 dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1271                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1272                         --dirtybufcounthw;
1273                         dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1274                 }
1275                 spin_unlock(&bufcspin);
1276
1277                 bd_signal(bp->b_bufsize);
1278         }
1279         /*
1280          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1281          */
1282         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Set the b_runningbufspace field, used to track how much I/O is
1287  * in progress at any given moment.
1288  */
1289 void
1290 bsetrunningbufspace(struct buf *bp, int bytes)
1291 {
1292         bp->b_runningbufspace = bytes;
1293         if (bytes) {
1294                 spin_lock(&bufcspin);
1295                 runningbufspace += bytes;
1296                 ++runningbufcount;
1297                 spin_unlock(&bufcspin);
1298         }
1299 }
1300
1301 /*
1302  * brelse:
1303  *
1304  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1305  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1306  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1307  *
1308  * MPALMOSTSAFE
1309  */
1310 void
1311 brelse(struct buf *bp)
1312 {
1313 #ifdef INVARIANTS
1314         int saved_flags = bp->b_flags;
1315 #endif
1316
1317         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1318
1319         /*
1320          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
1321          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
1322          *
1323          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
1324          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
1325          * wants to destroy the buffer and backing store after a write 
1326          * completes.
1327          */
1328         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
1329                 bundirty(bp);
1330         }
1331
1332         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
1333                 /*
1334                  * A re-dirtied buffer is only subject to destruction
1335                  * by B_INVAL.  B_ERROR and B_NOCACHE are ignored.
1336                  */
1337                 /* leave buffer intact */
1338         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1339                    (bp->b_bufsize <= 0)) {
1340                 /*
1341                  * Either a failed read or we were asked to free or not
1342                  * cache the buffer.  This path is reached with B_DELWRI
1343                  * set only if B_INVAL is already set.  B_NOCACHE governs
1344                  * backing store destruction.
1345                  *
1346                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED in buf_deallocate if the
1347                  * buffer cannot be immediately freed.
1348                  */
1349                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1350                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1351                         buf_deallocate(bp);
1352                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1353                         spin_lock(&bufcspin);
1354                         --dirtybufcount;
1355                         dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1356                         if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1357                                 --dirtybufcounthw;
1358                                 dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1359                         }
1360                         spin_unlock(&bufcspin);
1361
1362                         bd_signal(bp->b_bufsize);
1363                 }
1364                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1365         }
1366
1367         /*
1368          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI or B_LOCKED is set,
1369          * or if b_refs is non-zero.
1370          *
1371          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1372          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1373          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1374          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1375          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1376          *
1377          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1378          * originator asking us to release it), give the originator a
1379          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1380          * 
1381          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1382          * if B_DELWRI is set.
1383          *
1384          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1385          * on pages to return pages to the VM page queues.
1386          */
1387         if ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) || bp->b_refs) {
1388                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1389         } else if (vm_page_count_severe()) {
1390                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1391                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1392                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1393                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1394                 else
1395                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1396         }
1397
1398         /*
1399          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1400          * biodone().
1401          *
1402          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1403          * or B_RELBUF flags.
1404          */
1405         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1406         dsched_exit_buf(bp);
1407
1408         /*
1409          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1410          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1411          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1412          *
1413          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1414          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1415          * B_INVAL may still be set, however.
1416          *
1417          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1418          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1419          * store.
1420          *
1421          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1422          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1423          * is left intact.
1424          */
1425         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1426                 /*
1427                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1428                  */
1429                 int i, j, resid;
1430                 vm_page_t m;
1431                 off_t foff;
1432                 vm_pindex_t poff;
1433                 vm_object_t obj;
1434                 struct vnode *vp;
1435
1436                 vp = bp->b_vp;
1437
1438                 /*
1439                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1440                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1441                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1442                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1443                  *
1444                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1445                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1446                  * m->dirty, etc...). 
1447                  *
1448                  * See man buf(9) for more information
1449                  */
1450
1451                 resid = bp->b_bufsize;
1452                 foff = bp->b_loffset;
1453
1454                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1455                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1456                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1457                         /*
1458                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1459                          * now.  Note that we left these pages wired
1460                          * when we removed them so they had better exist,
1461                          * and they cannot be ripped out from under us so
1462                          * no critical section protection is necessary.
1463                          */
1464                         if (m == bogus_page) {
1465                                 obj = vp->v_object;
1466                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1467
1468                                 vm_object_hold(obj);
1469                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1470                                         vm_page_t mtmp;
1471
1472                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1473                                         if (mtmp == bogus_page) {
1474                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1475                                                 if (!mtmp) {
1476                                                         panic("brelse: page missing");
1477                                                 }
1478                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1479                                         }
1480                                 }
1481                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1482                                 vm_object_drop(obj);
1483
1484                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1485                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1486                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1487                                 }
1488                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1489                         }
1490
1491                         /*
1492                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1493                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1494                          * we impose a requirement that the block size be
1495                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1496                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1497                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1498                          * especially when tracking piecemeal writes and
1499                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1500                          * in only partial page validation and invalidation
1501                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1502                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1503                          * here we would end up with weird m->valid values
1504                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1505                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1506                          * instead of just some of them.
1507                          *
1508                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1509                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1510                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1511                          * granular mess that exists to support odd block 
1512                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1513                          * A complete rewrite is required.
1514                          *
1515                          * XXX
1516                          */
1517                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1518                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1519                                 int presid;
1520
1521                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1522                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1523                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1524                                         ; /* entire page */
1525                                 } else if (presid > resid) {
1526                                         presid = resid;
1527                                 }
1528                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1529                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1530
1531                                 /*
1532                                  * Also make sure any swap cache is removed
1533                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1534                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1535                                  * aliasing).
1536                                  */
1537                                 swap_pager_unswapped(m);
1538                         }
1539                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1540                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1541                 }
1542                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1543                         vfs_vmio_release(bp);
1544         } else {
1545                 /*
1546                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1547                  */
1548                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1549                         if (bp->b_bufsize)
1550                                 allocbuf(bp, 0);
1551                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1552                         if (bp->b_vp)
1553                                 brelvp(bp);
1554                 }
1555         }
1556                         
1557         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1558                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1559         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1560                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1561                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1562                 panic("brelse: multiple refs");
1563                 /* NOT REACHED */
1564                 return;
1565         }
1566
1567         /*
1568          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1569          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1570          * disassociated from their vnode.
1571          */
1572         spin_lock(&bufqspin);
1573         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1574                 /*
1575                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1576                  * immediately, regardless of their state.
1577                  */
1578                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1579                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1580         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1581                 /*
1582                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1583                  * of brelse() such buffers should probably already be
1584                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1585                  */
1586                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1587                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1588                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1589                 if (bp->b_kvasize) {
1590                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1591                 } else {
1592                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1593                 }
1594                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1595         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1596                 /*
1597                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1598                  * already be disassociated from their vnode.
1599                  */
1600                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1601                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1602                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1603                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1604                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1605         } else {
1606                 /*
1607                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1608                  * their vnode.
1609                  */
1610                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1611                 case B_DELWRI:
1612                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1613                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1614                     break;
1615                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1616                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1617                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY_HW], bp,
1618                                       b_freelist);
1619                     break;
1620                 default:
1621                     /*
1622                      * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1623                      * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1624                      * through the queue twice.
1625                      */
1626                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1627                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1628                     break;
1629                 }
1630         }
1631         spin_unlock(&bufqspin);
1632
1633         /*
1634          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1635          * on the correct queue.
1636          */
1637         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1638                 bundirty(bp);
1639
1640         /*
1641          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1642          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1643          *
1644          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1645          * if B_INVAL is set ).
1646          */
1647         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1648                 bufcountwakeup();
1649
1650         /*
1651          * Something we can maybe free or reuse
1652          */
1653         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1654                 bufspacewakeup();
1655
1656         /*
1657          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1658          */
1659         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1660         BUF_UNLOCK(bp);
1661 }
1662
1663 /*
1664  * bqrelse:
1665  *
1666  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1667  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1668  *
1669  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1670  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1671  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1672  *      again soon.
1673  *
1674  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1675  *
1676  * MPSAFE
1677  */
1678 void
1679 bqrelse(struct buf *bp)
1680 {
1681         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1682
1683         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1684                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1685         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1686                 /* do not release to free list */
1687                 panic("bqrelse: multiple refs");
1688                 return;
1689         }
1690
1691         buf_act_advance(bp);
1692
1693         spin_lock(&bufqspin);
1694         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1695                 /*
1696                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1697                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1698                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1699                  * will be released to the locked queue.
1700                  */
1701                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1702                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1703         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1704                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1705                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1706                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1707         } else if (vm_page_count_severe()) {
1708                 /*
1709                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1710                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1711                  * backing store) *now*.
1712                  */
1713                 spin_unlock(&bufqspin);
1714                 brelse(bp);
1715                 return;
1716         } else {
1717                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1718                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1719         }
1720         spin_unlock(&bufqspin);
1721
1722         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1723             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1724                 bufcountwakeup();
1725         }
1726
1727         /*
1728          * Something we can maybe free or reuse.
1729          */
1730         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1731                 bufspacewakeup();
1732
1733         /*
1734          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1735          * buffer is actively locked.
1736          */
1737         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1738         dsched_exit_buf(bp);
1739         BUF_UNLOCK(bp);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Hold a buffer, preventing it from being reused.  This will prevent
1744  * normal B_RELBUF operations on the buffer but will not prevent B_INVAL
1745  * operations.  If a B_INVAL operation occurs the buffer will remain held
1746  * but the underlying pages may get ripped out.
1747  *
1748  * These functions are typically used in VOP_READ/VOP_WRITE functions
1749  * to hold a buffer during a copyin or copyout, preventing deadlocks
1750  * or recursive lock panics when read()/write() is used over mmap()'d
1751  * space.
1752  *
1753  * NOTE: bqhold() requires that the buffer be locked at the time of the
1754  *       hold.  bqdrop() has no requirements other than the buffer having
1755  *       previously been held.
1756  */
1757 void
1758 bqhold(struct buf *bp)
1759 {
1760         atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
1761 }
1762
1763 void
1764 bqdrop(struct buf *bp)
1765 {
1766         KKASSERT(bp->b_refs > 0);
1767         atomic_add_int(&bp->b_refs, -1);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * vfs_vmio_release:
1772  *
1773  *      Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system
1774  *      if possible.  The pages are freed if they are no longer valid or
1775  *      attempt to free if it was used for direct I/O otherwise they are
1776  *      sent to the page cache.
1777  *
1778  *      Pages that were marked busy are left alone and skipped.
1779  *
1780  *      The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1781  *      this function.
1782  */
1783 static void
1784 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1785 {
1786         int i;
1787         vm_page_t m;
1788
1789         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1790                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1791                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1792
1793                 vm_page_busy_wait(m, FALSE, "vmiopg");
1794
1795                 /*
1796                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1797                  * even if it is backed by a block device.
1798                  */
1799                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1800                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1801
1802                 /*
1803                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1804                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1805                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1806                  * bp tracks the act_count.
1807                  *
1808                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1809                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1810                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1811                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1812                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1813                  */
1814                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1815                         vm_page_unwire(m, 0);
1816                 else
1817                         vm_page_unwire(m, 1);
1818
1819                 /*
1820                  * We don't mess with busy pages, it is the responsibility
1821                  * of the process that busied the pages to deal with them.
1822                  *
1823                  * However, the caller may have marked the page invalid and
1824                  * we must still make sure the page is no longer mapped.
1825                  */
1826                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0)) {
1827                         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1828                         vm_page_wakeup(m);
1829                         continue;
1830                 }
1831                         
1832                 if (m->wire_count == 0) {
1833                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1834                         /*
1835                          * Might as well free the page if we can and it has
1836                          * no valid data.  We also free the page if the
1837                          * buffer was used for direct I/O.
1838                          */
1839 #if 0
1840                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1841                                         m->hold_count == 0) {
1842                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1843                                 vm_page_free(m);
1844                         } else
1845 #endif
1846                         /*
1847                          * Cache the page if we are really low on free
1848                          * pages.
1849                          *
1850                          * Also bypass the active and inactive queues
1851                          * if B_NOTMETA is set.  This flag is set by HAMMER
1852                          * on a regular file buffer when double buffering
1853                          * is enabled or on a block device buffer representing
1854                          * file data when double buffering is not enabled.
1855                          * The flag prevents two copies of the same data from
1856                          * being cached for long periods of time.
1857                          */
1858                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1859                                 vm_page_wakeup(m);
1860                                 vm_page_try_to_free(m);
1861                         } else if ((bp->b_flags & B_NOTMETA) ||
1862                                    vm_page_count_severe()) {
1863                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1864                                 vm_page_wakeup(m);
1865                                 vm_page_try_to_cache(m);
1866                         } else {
1867                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1868                                 vm_page_wakeup(m);
1869                         }
1870                 } else {
1871                         vm_page_wakeup(m);
1872                 }
1873         }
1874
1875         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1876                      bp->b_xio.xio_npages);
1877         if (bp->b_bufsize) {
1878                 bufspacewakeup();
1879                 bp->b_bufsize = 0;
1880         }
1881         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1882         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1883         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1884         if (bp->b_vp)
1885                 brelvp(bp);
1886 }
1887
1888 /*
1889  * vfs_bio_awrite:
1890  *
1891  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1892  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1893  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1894  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1895  *
1896  *      The buffer is locked on call.
1897  */
1898 int
1899 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1900 {
1901         int i;
1902         int j;
1903         off_t loffset = bp->b_loffset;
1904         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1905         int nbytes;
1906         struct buf *bpa;
1907         int nwritten;
1908         int size;
1909
1910         /*
1911          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1912          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1913          * rather then at the beginning.
1914          *
1915          * NOTE: b_bio1 contains the logical loffset and is aliased
1916          * to b_loffset.  b_bio2 contains the translated block number.
1917          */
1918         if ((vp->v_type == VREG) && 
1919             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1920             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1921
1922                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1923
1924                 for (i = size; i < MAXPHYS; i += size) {
1925                         if ((bpa = findblk(vp, loffset + i, FINDBLK_TEST)) &&
1926                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1927                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1928                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1929                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1930                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1931                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1932                                      bp->b_bio2.bio_offset + i))
1933                                         break;
1934                         } else {
1935                                 break;
1936                         }
1937                 }
1938                 for (j = size; i + j <= MAXPHYS && j <= loffset; j += size) {
1939                         if ((bpa = findblk(vp, loffset - j, FINDBLK_TEST)) &&
1940                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1941                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1942                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1943                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1944                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1945                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1946                                      bp->b_bio2.bio_offset - j))
1947                                         break;
1948                         } else {
1949                                 break;
1950                         }
1951                 }
1952                 j -= size;
1953                 nbytes = (i + j);
1954
1955                 /*
1956                  * this is a possible cluster write
1957                  */
1958                 if (nbytes != size) {
1959                         BUF_UNLOCK(bp);
1960                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size,
1961                                                   loffset - j, nbytes);
1962                         return nwritten;
1963                 }
1964         }
1965
1966         /*
1967          * default (old) behavior, writing out only one block
1968          *
1969          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1970          */
1971         nwritten = bp->b_bufsize;
1972         bremfree(bp);
1973         bawrite(bp);
1974
1975         return nwritten;
1976 }
1977
1978 /*
1979  * getnewbuf:
1980  *
1981  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1982  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1983  *
1984  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1985  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1986  *
1987  *      We block if:
1988  *              We have insufficient buffer headers
1989  *              We have insufficient buffer space
1990  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1991  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1992  *
1993  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1994  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1995  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1996  *
1997  * MPALMOSTSAFE
1998  */
1999 struct buf *
2000 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
2001 {
2002         struct buf *bp;
2003         struct buf *nbp;
2004         int defrag = 0;
2005         int nqindex;
2006         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2007         static int flushingbufs;
2008
2009         /*
2010          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2011          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2012          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2013          * async I/O rather then sync I/O.
2014          */
2015         
2016         ++getnewbufcalls;
2017         --getnewbufrestarts;
2018 restart:
2019         ++getnewbufrestarts;
2020
2021         /*
2022          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2023          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2024          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2025          * dip into our reserves.
2026          *
2027          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2028          *
2029          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2030          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2031          * where we cannot backup.
2032          */
2033         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2034         spin_lock(&bufqspin);
2035         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
2036
2037         if (nbp == NULL) {
2038                 /*
2039                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
2040                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
2041                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
2042                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
2043                  */
2044                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
2045                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2046                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2047                 }
2048
2049                 /*
2050                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
2051                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
2052                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
2053                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
2054                  */
2055                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
2056                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
2057                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
2058                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
2059                 }
2060         }
2061
2062         /*
2063          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2064          * depending.
2065          *
2066          * WARNING!  bufqspin is held!
2067          */
2068         while ((bp = nbp) != NULL) {
2069                 int qindex = nqindex;
2070
2071                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2072
2073                 /*
2074                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2075                  * cycles through the queue twice before being selected.
2076                  */
2077                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
2078                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
2079                         bp->b_flags |= B_AGE;
2080                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2081                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
2082                         continue;
2083                 }
2084
2085                 /*
2086                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
2087                  * or do other fancy things ).
2088                  */
2089                 if (nbp == NULL) {
2090                         switch(qindex) {
2091                         case BQUEUE_EMPTY:
2092                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2093                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
2094                                         break;
2095                                 /* fall through */
2096                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
2097                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2098                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
2099                                         break;
2100                                 /* fall through */
2101                         case BQUEUE_CLEAN:
2102                                 /*
2103                                  * nbp is NULL. 
2104                                  */
2105                                 break;
2106                         }
2107                 }
2108
2109                 /*
2110                  * Sanity Checks
2111                  */
2112                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2113                         ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2114
2115                 /*
2116                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2117                  * buffers.
2118                  */
2119                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2120                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2121
2122                 /*
2123                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2124                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2125                  * is also performed after we lock the buffer.
2126                  */
2127                 if (bp->b_refs)
2128                         continue;
2129
2130                 /*
2131                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2132                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2133                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2134                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2135                  */
2136                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2137                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2138                         continue;
2139                 }
2140
2141                 /*
2142                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2143                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2144                  * on the clean list must be disassociated from their 
2145                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2146                  * already been disassociated.
2147                  *
2148                  * b_refs is checked after locking along with queue changes.
2149                  * We must check here to deal with zero->nonzero transitions
2150                  * made by the owner of the buffer lock, which is used by
2151                  * VFS's to hold the buffer while issuing an unlocked
2152                  * uiomove()s.  We cannot invalidate the buffer's pages
2153                  * for this case.  Once we successfully lock a buffer the
2154                  * only 0->1 transitions of b_refs will occur via findblk().
2155                  *
2156                  * We must also check for queue changes after successful
2157                  * locking as the current lock holder may dispose of the
2158                  * buffer and change its queue.
2159                  */
2160                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2161                         spin_unlock(&bufqspin);
2162                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", (hz + 99) / 100);
2163                         goto restart;
2164                 }
2165                 if (bp->b_qindex != qindex || bp->b_refs) {
2166                         spin_unlock(&bufqspin);
2167                         BUF_UNLOCK(bp);
2168                         goto restart;
2169                 }
2170                 bremfree_locked(bp);
2171                 spin_unlock(&bufqspin);
2172
2173                 /*
2174                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2175                  * vnode.
2176                  *
2177                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2178                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2179                  * responsible for releasing the buffer.
2180                  *
2181                  * NOTE: bufqspin is UNLOCKED now.
2182                  */
2183                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2184                         buf_deallocate(bp);
2185                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2186                                 bqrelse(bp);
2187                                 goto restart;
2188                         }
2189                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2190                 }
2191
2192                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2193                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2194                                 vfs_vmio_release(bp);
2195                         if (bp->b_vp)
2196                                 brelvp(bp);
2197                 }
2198
2199                 /*
2200                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2201                  * the scan from this point on.
2202                  *
2203                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2204                  * valid after this operation.
2205                  */
2206                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
2207                         ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d "
2208                          "unexpectededly still associated!",
2209                          bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2210                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2211
2212                 /*
2213                  * critical section protection is not required when
2214                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2215                  * wired.
2216                  */
2217                 if (bp->b_bufsize)
2218                         allocbuf(bp, 0);
2219
2220                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2221                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2222                 bp->b_vp = NULL;
2223                 bp->b_error = 0;
2224                 bp->b_resid = 0;
2225                 bp->b_bcount = 0;
2226                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2227                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2228                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2229                 reinitbufbio(bp);
2230                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2231                 buf_dep_init(bp);
2232                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2233                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2234
2235                 /*
2236                  * If we are defragging then free the buffer.
2237                  */
2238                 if (defrag) {
2239                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2240                         bfreekva(bp);
2241                         brelse(bp);
2242                         defrag = 0;
2243                         goto restart;
2244                 }
2245
2246                 /*
2247                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2248                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2249                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2250                  */
2251                 if (bufspace >= hibufspace)
2252                         flushingbufs = 1;
2253                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2254                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2255                         bfreekva(bp);
2256                         brelse(bp);
2257                         goto restart;
2258                 }
2259                 if (bufspace < lobufspace)
2260                         flushingbufs = 0;
2261
2262                 /*
2263                  * b_refs can transition to a non-zero value while we hold
2264                  * the buffer locked due to a findblk().  Our brelvp() above
2265                  * interlocked any future possible transitions due to
2266                  * findblk()s.
2267                  *
2268                  * If we find b_refs to be non-zero we can destroy the
2269                  * buffer's contents but we cannot yet reuse the buffer.
2270                  */
2271                 if (bp->b_refs) {
2272                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2273                         bfreekva(bp);
2274                         brelse(bp);
2275                         goto restart;
2276                 }
2277                 break;
2278                 /* NOT REACHED, bufqspin not held */
2279         }
2280
2281         /*
2282          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2283          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2284          *
2285          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2286          *
2287          * NOTE: bufqspin is held if bp is NULL, else it is not held.
2288          */
2289         if (bp == NULL) {
2290                 int flags;
2291                 char *waitmsg;
2292
2293                 spin_unlock(&bufqspin);
2294                 if (defrag) {
2295                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2296                         waitmsg = "nbufkv";
2297                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2298                         waitmsg = "nbufbs";
2299                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2300                 } else {
2301                         waitmsg = "newbuf";
2302                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2303                 }
2304
2305                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2306                 spin_lock(&bufcspin);
2307                 needsbuffer |= flags;
2308                 while (needsbuffer & flags) {
2309                         if (ssleep(&needsbuffer, &bufcspin,
2310                                    slpflags, waitmsg, slptimeo)) {
2311                                 spin_unlock(&bufcspin);
2312                                 return (NULL);
2313                         }
2314                 }
2315                 spin_unlock(&bufcspin);
2316         } else {
2317                 /*
2318                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2319                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2320                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2321                  * BKVASIZE chunks.
2322                  *
2323                  * (bufqspin is not held)
2324                  */
2325                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2326
2327                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2328                         vm_offset_t addr = 0;
2329                         int count;
2330
2331                         bfreekva(bp);
2332
2333                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2334                         vm_map_lock(&buffer_map);
2335
2336                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2337                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2338                                     maxsize, 0, &addr)) {
2339                                 /*
2340                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2341                                  * must defragment the map.
2342                                  */
2343                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2344                                 vm_map_entry_release(count);
2345                                 ++bufdefragcnt;
2346                                 defrag = 1;
2347                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2348                                 brelse(bp);
2349                                 goto restart;
2350                         }
2351                         if (addr) {
2352                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2353                                         NULL, 0,
2354                                         addr, addr + maxsize,
2355                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2356                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2357                                         MAP_NOFAULT);
2358
2359                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2360                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2361                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2362                                 ++bufreusecnt;
2363                         }
2364                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2365                         vm_map_entry_release(count);
2366                 }
2367                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2368         }
2369         return(bp);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * This routine is called in an emergency to recover VM pages from the
2374  * buffer cache by cashing in clean buffers.  The idea is to recover
2375  * enough pages to be able to satisfy a stuck bio_page_alloc().
2376  *
2377  * MPSAFE
2378  */
2379 static int
2380 recoverbufpages(void)
2381 {
2382         struct buf *bp;
2383         int bytes = 0;
2384
2385         ++recoverbufcalls;
2386
2387         spin_lock(&bufqspin);
2388         while (bytes < MAXBSIZE) {
2389                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2390                 if (bp == NULL)
2391                         break;
2392
2393                 /*
2394                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2395                  * cycles through the queue twice before being selected.
2396                  */
2397                 if ((bp->b_flags & B_AGE) == 0 && TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) {
2398                         bp->b_flags |= B_AGE;
2399                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
2400                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN],
2401                                           bp, b_freelist);
2402                         continue;
2403                 }
2404
2405                 /*
2406                  * Sanity Checks
2407                  */
2408                 KKASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_CLEAN);
2409                 KKASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0);
2410
2411                 /*
2412                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.
2413                  *
2414                  * Buffers on the clean list must be disassociated from
2415                  * their current vnode
2416                  */
2417
2418                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2419                         kprintf("recoverbufpages: warning, locked buf %p, "
2420                                 "race corrected\n",
2421                                 bp);
2422                         ssleep(&bd_request, &bufqspin, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2423                         continue;
2424                 }
2425                 if (bp->b_qindex != BQUEUE_CLEAN) {
2426                         kprintf("recoverbufpages: warning, BUF_LOCK blocked "
2427                                 "unexpectedly on buf %p index %d, race "
2428                                 "corrected\n",
2429                                 bp, bp->b_qindex);
2430                         BUF_UNLOCK(bp);
2431                         continue;
2432                 }
2433                 bremfree_locked(bp);
2434                 spin_unlock(&bufqspin);
2435
2436                 /*
2437                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2438                  * vnode.
2439                  *
2440                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2441                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2442                  * responsible for releasing the buffer.
2443                  */
2444                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2445                         buf_deallocate(bp);
2446                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2447                                 bqrelse(bp);
2448                                 spin_lock(&bufqspin);
2449                                 continue;
2450                         }
2451                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2452                 }
2453
2454                 bytes += bp->b_bufsize;
2455
2456                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2457                         bp->b_flags |= B_DIRECT;    /* try to free pages */
2458                         vfs_vmio_release(bp);
2459                 }
2460                 if (bp->b_vp)
2461                         brelvp(bp);
2462
2463                 KKASSERT(bp->b_vp == NULL);
2464                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2465
2466                 /*
2467                  * critical section protection is not required when
2468                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2469                  * wired.
2470                  */
2471                 if (bp->b_bufsize)
2472                         allocbuf(bp, 0);
2473
2474                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2475                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2476                 bp->b_vp = NULL;
2477                 bp->b_error = 0;
2478                 bp->b_resid = 0;
2479                 bp->b_bcount = 0;
2480                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2481                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2482                 reinitbufbio(bp);
2483                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2484                 buf_dep_init(bp);
2485                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2486                 /* bfreekva(bp); */
2487                 brelse(bp);
2488                 spin_lock(&bufqspin);
2489         }
2490         spin_unlock(&bufqspin);
2491         return(bytes);
2492 }
2493
2494 /*
2495  * buf_daemon:
2496  *
2497  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2498  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2499  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2500  *
2501  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2502  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2503  *      waiting at the mid-point.
2504  */
2505
2506 static struct kproc_desc buf_kp = {
2507         "bufdaemon",
2508         buf_daemon,
2509         &bufdaemon_td
2510 };
2511 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2512         kproc_start, &buf_kp)
2513
2514 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2515         "bufdaemon_hw",
2516         buf_daemon_hw,
2517         &bufdaemonhw_td
2518 };
2519 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2520         kproc_start, &bufhw_kp)
2521
2522 /*
2523  * MPSAFE thread
2524  */
2525 static void
2526 buf_daemon(void)
2527 {
2528         int limit;
2529
2530         /*
2531          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2532          */
2533         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2534                               bufdaemon_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2535         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2536
2537         /*
2538          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2539          */
2540         for (;;) {
2541                 kproc_suspend_loop();
2542
2543                 /*
2544                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2545                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2546                  *
2547                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2548                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2549                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2550                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2551                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2552                  *
2553                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2554                  * but because we split the operation into two threads we
2555                  * have to cut it in half for each thread.
2556                  */
2557                 waitrunningbufspace();
2558                 limit = lodirtybufspace / 2;
2559                 while (runningbufspace + dirtybufspace > limit ||
2560                        dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2561                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY) == 0)
2562                                 break;
2563                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2564                                 continue;
2565                         waitrunningbufspace();
2566                 }
2567
2568                 /*
2569                  * We reached our low water mark, reset the
2570                  * request and sleep until we are needed again.
2571                  * The sleep is just so the suspend code works.
2572                  */
2573                 spin_lock(&bufcspin);
2574                 if (bd_request == 0)
2575                         ssleep(&bd_request, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2576                 bd_request = 0;
2577                 spin_unlock(&bufcspin);
2578         }
2579 }
2580
2581 /*
2582  * MPSAFE thread
2583  */
2584 static void
2585 buf_daemon_hw(void)
2586 {
2587         int limit;
2588
2589         /*
2590          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2591          */
2592         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2593                               bufdaemonhw_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2594         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2595
2596         /*
2597          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2598          */
2599         for (;;) {
2600                 kproc_suspend_loop();
2601
2602                 /*
2603                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2604                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2605                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2606                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2607                  *
2608                  * Once we decide to flush push the queued I/O up to
2609                  * hirunningspace in order to trigger bursting by the bioq
2610                  * subsystem.
2611                  *
2612                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2613                  * but because we split the operation into two threads we
2614                  * have to cut it in half for each thread.
2615                  */
2616                 waitrunningbufspace();
2617                 limit = lodirtybufspace / 2;
2618                 while (runningbufspace + dirtybufspacehw > limit ||
2619                        dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2620                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY_HW) == 0)
2621                                 break;
2622                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2623                                 continue;
2624                         waitrunningbufspace();
2625                 }
2626
2627                 /*
2628                  * We reached our low water mark, reset the
2629                  * request and sleep until we are needed again.
2630                  * The sleep is just so the suspend code works.
2631                  */
2632                 spin_lock(&bufcspin);
2633                 if (bd_request_hw == 0)
2634                         ssleep(&bd_request_hw, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2635                 bd_request_hw = 0;
2636                 spin_unlock(&bufcspin);
2637         }
2638 }
2639
2640 /*
2641  * flushbufqueues:
2642  *
2643  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2644  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2645  *      particularly sensitive to.
2646  *
2647  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2648  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2649  *      due to the write load on the machine.
2650  *
2651  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2652  *      can mess with its contents.  bufqspin isn't enough.
2653  */
2654 static int
2655 flushbufqueues(bufq_type_t q)
2656 {
2657         struct buf *bp;
2658         int r = 0;
2659         int spun;
2660
2661         spin_lock(&bufqspin);
2662         spun = 1;
2663
2664         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2665         while (bp) {
2666                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2667                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2668                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2669                         continue;
2670                 }
2671                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2672                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2673                         continue;
2674                 }
2675                 KKASSERT(bp->b_qindex == q);
2676
2677                 /*
2678                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2679                  * the buffer.
2680                  */
2681                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2682                         BUF_UNLOCK(bp);
2683                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2684                         continue;
2685                 }
2686
2687                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2688                         _bremfree(bp);
2689                         spin_unlock(&bufqspin);
2690                         spun = 0;
2691                         brelse(bp);
2692                         ++r;
2693                         break;
2694                 }
2695
2696                 spin_unlock(&bufqspin);
2697                 lwkt_yield();
2698                 spun = 0;
2699
2700                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2701                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2702                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2703                         spin_lock(&bufqspin);
2704                         spun = 1;
2705                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2706                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2707                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2708                         BUF_UNLOCK(bp);
2709                         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2710                         continue;
2711                 }
2712
2713                 /*
2714                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2715                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2716                  *
2717                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2718                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2719                  *
2720                  * NOTE: buf_checkwrite is MPSAFE.
2721                  */
2722                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2723                         bremfree(bp);
2724                         brelse(bp);
2725                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2726                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2727                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2728                         vfs_bio_awrite(bp);
2729                 } else {
2730                         bp->b_flags |= B_AGE;
2731                         vfs_bio_awrite(bp);
2732                 }
2733                 ++r;
2734                 break;
2735         }
2736         if (spun)
2737                 spin_unlock(&bufqspin);
2738         return (r);
2739 }
2740
2741 /*
2742  * inmem:
2743  *
2744  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2745  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2746  *      the data.
2747  *
2748  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2749  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2750  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2751  */
2752 int
2753 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2754 {
2755         vm_object_t obj;
2756         vm_offset_t toff, tinc, size;
2757         vm_page_t m;
2758         int res = 1;
2759
2760         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2761                 return 1;
2762         if (vp->v_mount == NULL)
2763                 return 0;
2764         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2765                 return 0;
2766
2767         size = PAGE_SIZE;
2768         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2769                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2770
2771         vm_object_hold(obj);
2772         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2773                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2774                 if (m == NULL) {
2775                         res = 0;
2776                         break;
2777                 }
2778                 tinc = size;
2779                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2780                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2781                 if (vm_page_is_valid(m,
2782                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0) {
2783                         res = 0;
2784                         break;
2785                 }
2786         }
2787         vm_object_drop(obj);
2788         return (res);
2789 }
2790
2791 /*
2792  * findblk:
2793  *
2794  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2795  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2796  *
2797  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2798  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2799  *      and possibly do other stuff to it.
2800  *
2801  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2802  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2803  *                        the desired buffer after locking.
2804  *
2805  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2806  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2807  *                        buffer exists.
2808  *
2809  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents normal
2810  *                        reuse by getnewbuf() but does not prevent
2811  *                        disassociation (B_INVAL).  Used to avoid deadlocks
2812  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2813  *
2814  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2815  *
2816  * MPSAFE
2817  */
2818 struct buf *
2819 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2820 {
2821         struct buf *bp;
2822         int lkflags;
2823
2824         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2825         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2826                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2827
2828         for (;;) {
2829                 /*
2830                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2831                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2832                  */
2833                 lwkt_gettoken(&vp->v_token);
2834                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2835                 if (bp == NULL) {
2836                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2837                         return(NULL);
2838                 }
2839                 bqhold(bp);
2840                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2841
2842                 /*
2843                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2844                  */
2845                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2846                         break;
2847
2848                 /*
2849                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2850                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2851                  */
2852                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2853                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2854                         /* bp = NULL; not needed */
2855                         return(NULL);
2856                 }
2857
2858                 /*
2859                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2860                  * returned.
2861                  */
2862                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2863                         break;
2864                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2865                 BUF_UNLOCK(bp);
2866         }
2867
2868         /*
2869          * Success
2870          */
2871         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2872                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2873         return(bp);
2874 }
2875
2876 /*
2877  * getcacheblk:
2878  *
2879  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2880  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2881  *      is returned.
2882  *
2883  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2884  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2885  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2886  *
2887  *      If blksize is 0 the buffer cache buffer must already be fully
2888  *      cached.
2889  *
2890  *      If blksize is non-zero getblk() will be used, allowing a buffer
2891  *      to be reinstantiated from its VM backing store.  The buffer must
2892  *      still be fully cached after reinstantiation to be returned.
2893  */
2894 struct buf *
2895 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int blksize)
2896 {
2897         struct buf *bp;
2898
2899         if (blksize) {
2900                 bp = getblk(vp, loffset, blksize, 0, 0);
2901                 if (bp) {
2902                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2903                             B_CACHE) {
2904                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2905                         } else {
2906                                 brelse(bp);
2907                                 bp = NULL;
2908                         }
2909                 }
2910         } else {
2911                 bp = findblk(vp, loffset, 0);
2912                 if (bp) {
2913                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2914                             B_CACHE) {
2915                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2916                                 bremfree(bp);
2917                         } else {
2918                                 BUF_UNLOCK(bp);
2919                                 bp = NULL;
2920                         }
2921                 }
2922         }
2923         return (bp);
2924 }
2925
2926 /*
2927  * getblk:
2928  *
2929  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2930  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2931  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2932  *
2933  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2934  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2935  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2936  *      without doing any of those things the system will likely believe
2937  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2938  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2939  *
2940  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2941  *      an existing buffer.
2942  *
2943  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2944  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2945  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2946  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2947  *
2948  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2949  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2950  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2951  *      backing VM.
2952  *
2953  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2954  *      B_CACHE bit is clear.
2955  *      
2956  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2957  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2958  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2959  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2960  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2961  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2962  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2963  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2964  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2965  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2966  *
2967  *      getblk flags:
2968  *
2969  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2970  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2971  *
2972  * MPALMOSTSAFE
2973  */
2974 struct buf *
2975 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2976 {
2977         struct buf *bp;
2978         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2979         int error;
2980         int lkflags;
2981
2982         if (size > MAXBSIZE)
2983                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2984         if (vp->v_object == NULL)
2985                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2986
2987 loop:
2988         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2989                 /*
2990                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2991                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2992                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2993                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2994                  *
2995                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2996                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2997                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2998                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2999                  * on a random (vp,loffset).
3000                  */
3001                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
3002                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
3003                                 bqdrop(bp);
3004                                 return(NULL);
3005                         }
3006                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
3007                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
3008                                 lkflags |= LK_PCATCH;
3009                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
3010                         if (error) {
3011                                 bqdrop(bp);
3012                                 if (error == ENOLCK)
3013                                         goto loop;
3014                                 return (NULL);
3015                         }
3016                         /* buffer may have changed on us */
3017                 }
3018                 bqdrop(bp);
3019
3020                 /*
3021                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
3022                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
3023                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
3024                  * as well.
3025                  */
3026                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
3027                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
3028                                 "was recycled\n",
3029                                 bp, vp, (long long)loffset);
3030                         BUF_UNLOCK(bp);
3031                         goto loop;
3032                 }
3033
3034                 /*
3035                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
3036                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
3037                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
3038                  */
3039                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
3040                         BUF_UNLOCK(bp);
3041                         return(NULL);
3042                 }
3043
3044                 /*
3045                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3046                  */
3047                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
3048                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3049                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
3050
3051                 /*
3052                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
3053                  * block number translation.
3054                  */
3055                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
3056                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
3057                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
3058                                 bp, vp, (long long)loffset);
3059                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
3060                 }
3061
3062                 /*
3063                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3064                  * invalid.
3065                  */
3066                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3067                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3068                 bremfree(bp);
3069
3070                 /*
3071                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
3072                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
3073                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
3074                  *
3075                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
3076                  * Other types of buffers are simply released and
3077                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
3078                  * pages (but not marked B_DELWRI).
3079                  *
3080                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
3081                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
3082                  * no longer represent the actual EOF point), so we
3083                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
3084                  */
3085                 if (size != bp->b_bcount) {
3086                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3087                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3088                                 bwrite(bp);
3089                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
3090                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3091                                 bwrite(bp);
3092                         } else {
3093                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3094                                 brelse(bp);
3095                         }
3096                         goto loop;
3097                 }
3098                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
3099                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
3100                         ("getblk: no buffer offset"));
3101
3102                 /*
3103                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3104                  * be committed before we can return the buffer in
3105                  * order to prevent the caller from issuing a read
3106                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3107                  * it.
3108                  *
3109                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3110                  * operate properly either because they assume they
3111                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3112                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3113                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3114                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3115                  * preventing further loops.
3116                  *
3117                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3118                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3119                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3120                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3121                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3122                  * after the write.
3123                  *
3124                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
3125                  *     I'm not even sure this state is still possible
3126                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
3127                  *     on size changes.
3128                  *
3129                  * We might be able to do something fancy, like setting
3130                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3131                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3132                  * confusing.  This is much easier.
3133                  */
3134
3135                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3136                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3137                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3138                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3139                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3140                         bwrite(bp);
3141                         goto loop;
3142                 }
3143         } else {
3144                 /*
3145                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3146                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3147                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3148                  *
3149                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3150                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3151                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3152                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3153                  * the block size.  
3154                  *
3155                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3156                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3157                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3158                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3159                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3160                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3161                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3162                  * directory vnode is not a special case.
3163                  */
3164                 int bsize, maxsize;
3165
3166                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3167                         bsize = DEV_BSIZE;
3168                 else if (vp->v_mount)
3169                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3170                 else
3171                         bsize = size;
3172
3173                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3174                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3175
3176                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3177                 if (bp == NULL) {
3178                         if (slpflags || slptimeo)
3179                                 return NULL;
3180                         goto loop;
3181                 }
3182
3183                 /*
3184                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3185                  * be found by findblk().
3186                  *
3187                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3188                  * bp will not be associated with the vnode.
3189                  *
3190                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3191                  */
3192                 bp->b_loffset = loffset;
3193                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3194                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3195
3196                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3197                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3198                         brelse(bp);
3199                         goto loop;
3200                 }
3201
3202                 /*
3203                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3204                  */
3205                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3206                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3207                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3208
3209                 allocbuf(bp, size);
3210         }
3211         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3212         return (bp);
3213 }
3214
3215 /*
3216  * regetblk(bp)
3217  *
3218  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3219  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3220  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3221  *
3222  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3223  * non-empty.
3224  *
3225  * MPSAFE
3226  */
3227 void
3228 regetblk(struct buf *bp)
3229 {
3230         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3231         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3232         bremfree(bp);
3233 }
3234
3235 /*
3236  * geteblk:
3237  *
3238  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3239  *      initially set to B_INVAL.
3240  *
3241  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3242  *      call because races are impossible here.
3243  *
3244  * MPALMOSTSAFE
3245  */
3246 struct buf *
3247 geteblk(int size)
3248 {
3249         struct buf *bp;
3250         int maxsize;
3251
3252         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3253
3254         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
3255                 ;
3256         allocbuf(bp, size);
3257         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3258         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3259         return (bp);
3260 }
3261
3262
3263 /*
3264  * allocbuf:
3265  *
3266  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3267  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3268  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3269  *      resize a buffer up or down.
3270  *
3271  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3272  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3273  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3274  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3275  *      data.
3276  *
3277  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3278  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3279  *
3280  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3281  *      must own the buffer.
3282  *
3283  * MPSAFE
3284  */
3285 int
3286 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3287 {
3288         int newbsize, mbsize;
3289         int i;
3290
3291         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3292                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3293
3294         if (bp->b_kvasize < size)
3295                 panic("allocbuf: buffer too small");
3296
3297         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3298                 caddr_t origbuf;
3299                 int origbufsize;
3300                 /*
3301                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3302                  * mess with B_CACHE.
3303                  */
3304                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3305                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3306                         newbsize = mbsize;
3307                 else
3308                         newbsize = round_page(size);
3309
3310                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3311                         /*
3312                          * Malloced buffers are not shrunk
3313                          */
3314                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3315                                 if (newbsize) {
3316                                         bp->b_bcount = size;
3317                                 } else {
3318                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3319                                         if (bp->b_bufsize) {
3320                                                 atomic_subtract_int(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3321                                                 bufspacewakeup();
3322                                                 bp->b_bufsize = 0;
3323                                         }
3324                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3325                                         bp->b_bcount = 0;
3326                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3327                                 }
3328                                 return 1;
3329                         }               
3330                         vm_hold_free_pages(
3331                             bp,
3332                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3333                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3334                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3335                         /*
3336                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3337                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3338                          * grows.
3339                          */
3340                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3341                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3342                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3343
3344                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3345                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3346                                 bp->b_bcount = size;
3347                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3348                                 atomic_add_int(&bufmallocspace, mbsize);
3349                                 return 1;
3350                         }
3351                         origbuf = NULL;
3352                         origbufsize = 0;
3353                         /*
3354                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3355                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3356                          * scheme.
3357                          */
3358                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3359                                 origbuf = bp->b_data;
3360                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3361                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3362                                 if (bp->b_bufsize) {
3363                                         atomic_subtract_int(&bufmallocspace,
3364                                                             bp->b_bufsize);
3365                                         bufspacewakeup();
3366                                         bp->b_bufsize = 0;
3367                                 }
3368                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3369                                 newbsize = round_page(newbsize);
3370                         }
3371                         vm_hold_load_pages(
3372                             bp,
3373                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3374                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3375                         if (origbuf) {
3376                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3377                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3378                         }
3379                 }
3380         } else {
3381                 vm_page_t m;
3382                 int desiredpages;
3383
3384                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3385                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3386                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3387                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3388
3389                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3390                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3391                 /*
3392                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3393                  * 0-length.
3394                  */
3395                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3396                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3397
3398                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3399                         /*
3400                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3401                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3402                          * if we have to remove any pages.
3403                          */
3404                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3405                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3406                                         /*
3407                                          * the page is not freed here -- it
3408                                          * is the responsibility of 
3409                                          * vnode_pager_setsize
3410                                          */
3411                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3412                                         KASSERT(m != bogus_page,
3413                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3414                                         vm_page_busy_wait(m, TRUE, "biodep");
3415                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3416                                         vm_page_unwire(m, 0);
3417                                         vm_page_wakeup(m);
3418                                 }
3419                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3420                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3421                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3422                         }
3423                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3424                         /*
3425                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3426                          * byte-granular fashion.
3427                          */
3428                         struct vnode *vp;
3429                         vm_object_t obj;
3430                         vm_offset_t toff;
3431                         vm_offset_t tinc;
3432
3433                         /*
3434                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3435                          * allocating them if necessary.  We must clear
3436                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3437                          * range covered by the buffer.
3438                          *
3439                          * critical section protection is required to protect
3440                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3441                          * between our vm_page_lookup() and our
3442                          * busycheck/wiring call.
3443                          */
3444                         vp = bp->b_vp;
3445                         obj = vp->v_object;
3446
3447                         vm_object_hold(obj);
3448                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3449                                 vm_page_t m;
3450                                 vm_pindex_t pi;
3451                                 int error;
3452
3453                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) +
3454                                      bp->b_xio.xio_npages;
3455
3456                                 /*
3457                                  * Blocking on m->busy might lead to a
3458                                  * deadlock:
3459                                  *
3460                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3461                                  */
3462                                 m = vm_page_lookup_busy_try(obj, pi, FALSE,
3463                                                             &error);
3464                                 if (error) {
3465                                         vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk");
3466                                         continue;
3467                                 }
3468                                 if (m == NULL) {
3469                                         /*
3470                                          * note: must allocate system pages
3471                                          * since blocking here could intefere
3472                                          * with paging I/O, no matter which
3473                                          * process we are.
3474                                          */
3475                                         m = bio_page_alloc(obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3476                                         if (m) {
3477                                                 vm_page_wire(m);
3478                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3479                                                 vm_page_wakeup(m);
3480                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3481                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3482                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3483                                         }
3484                                         continue;
3485                                 }
3486
3487                                 /*
3488                                  * We found a page and were able to busy it.
3489                                  */
3490                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3491                                 vm_page_wire(m);
3492                                 vm_page_wakeup(m);
3493                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3494                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3495                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3496                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3497                         }
3498                         vm_object_drop(obj);
3499
3500                         /*
3501                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3502                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3503                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3504                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3505                          * aligned range ( newbsize ).
3506                          *
3507                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3508                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3509                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3510                          * fails with NFS if the server or some other client
3511                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3512                          * B_CACHE may remain set! XXX
3513                          */
3514
3515                         toff = bp->b_bcount;
3516                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3517
3518                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3519                                 vm_pindex_t pi;
3520
3521                                 if (tinc > (size - toff))
3522                                         tinc = size - toff;
3523
3524                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3525                                     PAGE_SHIFT;
3526
3527                                 vfs_buf_test_cache(
3528                                     bp, 
3529                                     bp->b_loffset,
3530                                     toff, 
3531                                     tinc, 
3532                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3533                                 );
3534                                 toff += tinc;
3535                                 tinc = PAGE_SIZE;
3536                         }
3537
3538                         /*
3539                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3540                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3541                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3542                          */
3543
3544                         bp->b_data = (caddr_t)
3545                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3546                         pmap_qenter(
3547                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3548                             bp->b_xio.xio_pages, 
3549                             bp->b_xio.xio_npages
3550                         );
3551                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3552                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3553                 }
3554         }
3555
3556         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3557         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3558                 spin_lock(&bufcspin);
3559                 dirtybufspace += newbsize - bp->b_bufsize;
3560                 if (bp->b_flags & B_HEAVY)
3561                         dirtybufspacehw += newbsize - bp->b_bufsize;
3562                 spin_unlock(&bufcspin);
3563         }
3564         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3565                 bufspacewakeup();
3566         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3567         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3568         return 1;
3569 }
3570
3571 /*
3572  * biowait:
3573  *
3574  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3575  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3576  *      of biowait() calls may occur).
3577  *
3578  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3579  *      locked and will not have been brelse()'d.
3580  *
3581  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3582  *      likely still in progress on return.
3583  *
3584  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3585  *
3586  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3587  *
3588  * MPSAFE
3589  */
3590 static __inline int
3591 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3592 {
3593         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3594         u_int32_t flags;
3595         u_int32_t nflags;
3596         int error;
3597
3598         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3599         for (;;) {
3600                 flags = bio->bio_flags;
3601                 if (flags & BIO_DONE)
3602                         break;
3603                 nflags = flags | BIO_WANT;
3604                 tsleep_interlock(bio, 0);
3605                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3606                         if (wmesg)
3607                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3608                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3609                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3610                         else
3611                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3612                         if (error) {
3613                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3614                                 return (error);
3615                         }
3616                 }
3617         }
3618
3619         /*
3620          * Finish up.
3621          */
3622         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3623         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3624         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3625                 return (EINTR);
3626         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3627                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3628         return (0);
3629 }
3630
3631 int
3632 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3633 {
3634         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3635 }
3636
3637 int
3638 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3639 {
3640         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3641 }
3642
3643 /*
3644  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3645  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3646  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3647  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3648  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3649  * for those higher layers.
3650  */
3651 void
3652 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3653 {
3654         bio->bio_track = track;
3655         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3656                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3657         bio_track_ref(track);
3658 }
3659
3660 /*
3661  * Initiate I/O on a vnode.
3662  *
3663  * SWAPCACHE OPERATION:
3664  *
3665  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3666  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3667  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3668  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3669  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3670  *
3671  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3672  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3673  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3674  *      after translating the request to an underlying device.
3675  *
3676  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3677  *      underlying buffer cache buffers.
3678  *
3679  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3680  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3681  *      are.
3682  *
3683  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3684  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3685  *      the swap blocks.
3686  */
3687 void
3688 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3689 {
3690         struct bio_track *track;
3691         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3692
3693         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3694
3695         /*
3696          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3697          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3698          * actually occurred.
3699          */
3700         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3701
3702         /*
3703          * Handle the swap cache intercept.
3704          */
3705         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3706                 return;
3707
3708         /*
3709          * Otherwise do the operation through the filesystem
3710          */
3711         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3712                 track = &vp->v_track_read;
3713         else
3714                 track = &vp->v_track_write;
3715         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3716         bio->bio_track = track;
3717         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3718                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3719         bio_track_ref(track);
3720         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3721 }
3722
3723 static void vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio);
3724
3725 int
3726 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3727 {
3728         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3729         struct bio *nbio;
3730         vm_object_t object;
3731         vm_page_t m;
3732         int i;
3733
3734         /*
3735          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3736          * the swap cache?
3737          */
3738         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3739             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3740             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3741              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3742             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3743             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3744                 return(0);
3745         }
3746
3747         /*
3748          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3749          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3750          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3751          */
3752         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3753                 object = vp->v_object;
3754         else
3755                 object = bp->b_vp->v_object;
3756
3757         /*
3758          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3759          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3760          */
3761         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3762                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3763                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3764                         break;
3765                 if (m == bogus_page)
3766                         break;
3767         }
3768
3769         /*
3770          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy().
3771          *
3772          * We can only do this if the buffer actually supports object-backed
3773          * I/O.  If it doesn't npages will be 0.
3774          */
3775         if (i && i == bp->b_xio.xio_npages) {
3776                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3777                 nbio = push_bio(bio);
3778                 nbio->bio_done = vn_cache_strategy_callback;
3779                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3780                 KKASSERT(m->object == object);
3781                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3782                 return(1);
3783         }
3784         return(0);
3785 }
3786
3787 /*
3788  * This is a bit of a hack but since the vn_cache_strategy() function can
3789  * override a VFS's strategy function we must make sure that the bio, which
3790  * is probably bio2, doesn't leak an unexpected offset value back to the
3791  * filesystem.  The filesystem (e.g. UFS) might otherwise assume that the
3792  * bio went through its own file strategy function and the the bio2 offset
3793  * is a cached disk offset when, in fact, it isn't.
3794  */
3795 static void
3796 vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio)
3797 {
3798         bio->bio_offset = NOOFFSET;
3799         biodone(pop_bio(bio));
3800 }
3801
3802 /*
3803  * bpdone:
3804  *
3805  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3806  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3807  *      by biowait, elseit is typically 0.
3808  *
3809  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3810  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3811  *      assuming B_INVAL is clear.
3812  *
3813  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3814  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3815  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3816  *
3817  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3818  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3819  *      in the biodone routine.
3820  */
3821 void
3822 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3823 {
3824         buf_cmd_t cmd;
3825
3826         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3827                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3828         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3829                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
3830
3831         /*
3832          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3833          * with, now we clean up the buffer.
3834          */
3835         cmd = bp->b_cmd;
3836         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3837
3838         /*
3839          * Only reads and writes are processed past this point.
3840          */
3841         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3842                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3843                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3844                 if (elseit)
3845                         brelse(bp);
3846                 return;
3847         }
3848
3849         /*
3850          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3851          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3852          */
3853         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3854                 buf_complete(bp);       /* MPSAFE */
3855
3856         /*
3857          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3858          * was set.  Only applicable to normal buffers (with VPs).
3859          * vinum buffers may not have a vp.
3860          */
3861         if (cmd == BUF_CMD_WRITE &&
3862             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3863                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3864                 if (bp->b_vp)
3865                         bdirty(bp);
3866         }
3867
3868         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3869                 int i;
3870                 vm_ooffset_t foff;
3871                 vm_page_t m;
3872                 vm_object_t obj;
3873                 int iosize;
3874                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3875
3876                 obj = vp->v_object;
3877
3878 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3879                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3880                         panic("biodone: zero vnode hold count");
3881                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3882                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
3883 #endif
3884
3885                 foff = bp->b_loffset;
3886                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
3887                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
3888
3889 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3890                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3891                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < "
3892                                 "bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3893                                 obj->paging_in_progress,
3894                                 bp->b_xio.xio_npages);
3895                 }
3896 #endif
3897
3898                 /*
3899                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3900                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3901                  * routines.
3902                  */
3903                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3904                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3905                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3906                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3907                 }
3908
3909                 vm_object_hold(obj);
3910                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3911                         int bogusflag = 0;
3912                         int resid;
3913
3914                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3915                         if (resid > iosize)
3916                                 resid = iosize;
3917
3918                         /*
3919                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3920                          * the originals should still be wired, we don't have
3921                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3922                          * the VM object association.
3923                          */
3924                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3925                         if (m == bogus_page) {
3926                                 bogusflag = 1;
3927                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3928                                 if (m == NULL)
3929                                         panic("biodone: page disappeared");
3930                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3931                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3932                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3933                         }
3934 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3935                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3936                                 kprintf("biodone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3937                                         "mismatch\n",
3938                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3939                         }
3940 #endif
3941
3942                         /*
3943                          * In the write case, the valid and clean bits are
3944                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3945                          * only need to do this here in the read case.
3946                          */
3947                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
3948                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3949                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3950                         }
3951                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3952
3953                         /*
3954                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3955                          * methods, this is the most common error that pops
3956                          * up.  if you see this, you have not set the page
3957                          * busy flag correctly!!!
3958                          */
3959                         if (m->busy == 0) {
3960                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
3961                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3962                                     "resid: %d, index: %d\n",
3963                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3964                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3965                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3966                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3967                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3968                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3969                                             (long long)bp->b_loffset,
3970                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3971                                 else
3972                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3973                                             (long long)bp->b_loffset,
3974                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3975                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
3976                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
3977                                 panic("biodone: page busy < 0");
3978                         }
3979                         vm_page_io_finish(m);
3980                         vm_page_wakeup(m);
3981                         vm_object_pip_wakeup(obj);
3982                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3983                         iosize -= resid;
3984                 }
3985                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3986                 vm_object_drop(obj);
3987         }
3988
3989         /*
3990          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3991          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3992          * callbacks.
3993          */
3994         if (elseit) {
3995                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3996                         brelse(bp);
3997                 else
3998                         bqrelse(bp);
3999         }
4000 }
4001
4002 /*
4003  * Normal biodone.
4004  */
4005 void
4006 biodone(struct bio *bio)
4007 {
4008         struct buf *bp = bio->bio_buf;
4009
4010         runningbufwakeup(bp);
4011
4012         /*
4013          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
4014          */
4015         while (bio) {
4016                 biodone_t *done_func;
4017                 struct bio_track *track;
4018
4019                 /*
4020                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
4021                  */
4022                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
4023                         bio_track_rel(track);
4024                         bio->bio_track = NULL;
4025                 }
4026
4027                 /*
4028                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
4029                  * will be responsible for any further chaining and/or
4030                  * buffer management.
4031                  *
4032                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
4033                  */
4034                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
4035                         bio->bio_done = NULL;
4036                         done_func(bio);
4037                         return;
4038                 }
4039                 bio = bio->bio_prev;
4040         }
4041
4042         /*
4043          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
4044          */
4045         bpdone(bp, 1);
4046 }
4047
4048 /*
4049  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
4050  *
4051  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
4052  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
4053  * for completion.
4054  */
4055 void
4056 biodone_sync(struct bio *bio)
4057 {
4058         struct buf *bp = bio->bio_buf;
4059         int flags;
4060         int nflags;
4061
4062         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
4063         bpdone(bp, 0);
4064
4065         for (;;) {
4066                 flags = bio->bio_flags;
4067                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
4068
4069                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
4070                         if (flags & BIO_WANT)
4071                                 wakeup(bio);
4072                         break;
4073                 }
4074         }
4075 }
4076
4077 /*
4078  * vfs_unbusy_pages:
4079  *
4080  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
4081  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4082  *      consistant.
4083  */
4084 void
4085 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4086 {
4087         int i;
4088
4089         runningbufwakeup(bp);
4090
4091         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4092                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
4093                 vm_object_t obj;
4094
4095                 obj = vp->v_object;
4096                 vm_object_hold(obj);
4097
4098                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4099                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4100
4101                         /*
4102                          * When restoring bogus changes the original pages
4103                          * should still be wired, so we are in no danger of
4104                          * losing the object association and do not need
4105                          * critical section protection particularly.
4106                          */
4107                         if (m == bogus_page) {
4108                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
4109                                 if (!m) {
4110                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
4111                                 }
4112                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
4113                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4114                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4115                         }
4116                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
4117                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4118                         vm_page_io_finish(m);
4119                         vm_page_wakeup(m);
4120                         vm_object_pip_wakeup(obj);
4121                 }
4122                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
4123                 vm_object_drop(obj);
4124         }
4125 }
4126
4127 /*
4128  * vfs_busy_pages:
4129  *
4130  *      This routine is called before a device strategy routine.
4131  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4132  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
4133  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
4134  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
4135  *      inconsistant.
4136  *
4137  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4138  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4139  *      and should be ignored.
4140  *
4141  * MPSAFE
4142  */
4143 void
4144 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
4145 {
4146         int i, bogus;
4147         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
4148
4149         /*
4150          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
4151          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
4152          * I/O when B_CACHE is 0).
4153          */
4154         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4155         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4156
4157         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4158                 vm_object_t obj;
4159
4160                 obj = vp->v_object;
4161                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4162                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4163
4164                 /*
4165                  * Busy all the pages.  We have to busy them all at once
4166                  * to avoid deadlocks.
4167                  */
4168 retry:
4169                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4170                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4171
4172                         if (vm_page_busy_try(m, FALSE)) {
4173                                 vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage");
4174                                 while (--i >= 0)
4175                                         vm_page_wakeup(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4176                                 goto retry;
4177                         }
4178                 }
4179
4180                 /*
4181                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4182                  * the next loop may block.
4183                  */
4184                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4185                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4186
4187                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4188                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4189                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4190                                 vm_page_io_start(m);
4191                         }
4192                 }
4193
4194                 /*
4195                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4196                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4197                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4198                  *
4199                  * In particular note that for writes we must incorporate
4200                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4201                  * dirty range.
4202                  *
4203                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4204                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4205                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4206                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4207                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4208                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4209                  * since it was mapped at one point.
4210                  */
4211                 bogus = 0;
4212                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4213                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4214
4215                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4216                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4217                                 /*
4218                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4219                                  * a write we must zero-fill any invalid
4220                                  * portions of the backing VM pages, mark
4221                                  * it valid and clear related dirty bits.
4222                                  *
4223                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4224                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4225                                  * range (after we've made the page RO).
4226                                  *
4227                                  * It is also expected that the pmap modified
4228                                  * bit has already been cleared by the
4229                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4230                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4231                                  * was also memory mapped (NFS).
4232                                  *
4233                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4234                                  * backing store as it is now stale.
4235                                  */
4236                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4237                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4238                                 swap_pager_unswapped(m);
4239                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4240                                 /*
4241                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4242                                  * read we must replace any dirty pages with
4243                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4244                                  * when filling gaps.
4245                                  *
4246                                  * To avoid testing whether the page is
4247                                  * dirty we instead test that the page was
4248                                  * at some point mapped (m->valid fully
4249                                  * valid) with the understanding that
4250                                  * this also covers the dirty case.
4251                                  */
4252                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4253                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4254                                 bogus++;
4255                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4256                                 /*
4257                                  * This case should not occur as partial
4258                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4259                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4260                                  * if the buffer is B_CACHE.
4261                                  */
4262                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4263                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4264                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4265                                         (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4266                                         i, m->valid, m->dirty);
4267                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4268                         } else {
4269                                 /*
4270                                  * The page is not valid and can be made
4271                                  * part of the read.
4272                                  */
4273                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4274                         }
4275                         vm_page_wakeup(m);
4276                 }
4277                 if (bogus) {
4278                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4279                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4280                 }
4281         }
4282
4283         /*
4284          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4285          * for now.
4286          */
4287         if (lp != NULL) {
4288                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4289                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4290                 else
4291                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4292         }
4293 }
4294
4295 /*
4296  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4297  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4298  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4299  *
4300  * NOTE: While we only really need to clean through to b_bcount, we
4301  *       just go ahead and clean through to b_bufsize.
4302  */
4303 static void
4304 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4305 {
4306         vm_page_t m;
4307         int i;
4308
4309         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4310                 return;
4311
4312         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4313                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4314
4315         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4316                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4317                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4318         }
4319 }
4320
4321 /*
4322  * vfs_clean_one_page:
4323  *
4324  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4325  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4326  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4327  *
4328  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4329  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4330  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4331  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4332  *      does not do it for us.
4333  *
4334  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4335  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4336  *      or before a write is initiated.
4337  */
4338 static void
4339 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4340 {
4341         int bcount;
4342         int xoff;
4343         int soff;
4344         int eoff;
4345
4346         /*
4347          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4348          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4349          */
4350         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4351         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4352
4353         if (pageno == 0) {
4354                 soff = xoff;
4355                 eoff = PAGE_SIZE;
4356         } else {
4357                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4358                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4359         }
4360         if (eoff > bcount)
4361                 eoff = bcount;
4362         if (soff >= eoff)
4363                 return;
4364
4365         /*
4366          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4367          *
4368          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4369          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4370          * caller has not taken into account the new dirty data.
4371          *
4372          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4373          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4374          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4375          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4376          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4377          * This also saves some console spam.
4378          *
4379          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4380          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4381          */
4382         vm_page_test_dirty(m);
4383         if (m->dirty) {
4384                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4385                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4386                         if (debug_commit)
4387                         kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4388                                 "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4389                                 " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4390                                 "doff/end %d %d\n",
4391                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4392                                 bp->b_flags, bp->b_cmd,
4393                                 m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4394                                 bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4395                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4396                         if (debug_commit)
4397                                 print_backtrace(-1);
4398                 }
4399                 /*
4400                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4401                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4402                  * of a page.
4403                  */
4404                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4405                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4406                         pmap_clear_modify(m);
4407                 }
4408                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4409                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4410                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4411                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4412         }
4413
4414         /*
4415          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4416          * Does not mess with the pmap modified bit.
4417          *
4418          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4419          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4420          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4421          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4422          *
4423          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4424          *           covers the same space as mapped writable pages the
4425          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4426          *           bits and still require a putpages from the VM system
4427          *           to finish it off.
4428          *
4429          * WARNING!  vm_page_set_validclean() currently assumes vm_token
4430          *           is held.  The page might not be busied (bdwrite() case).
4431          *           XXX remove this comment once we've validated that this
4432          *           is no longer an issue.
4433          */
4434         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4435 }
4436
4437 /*
4438  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4439  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4440  */
4441 static void
4442 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4443 {
4444         int bcount;
4445         int xoff;
4446         int soff;
4447         int eoff;
4448
4449         /*
4450          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4451          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4452          */
4453         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4454         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4455
4456         if (pageno == 0) {
4457                 soff = xoff;
4458                 eoff = PAGE_SIZE;
4459         } else {
4460                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4461                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4462         }
4463         if (eoff > bcount)
4464                 eoff = bcount;
4465         if (soff >= eoff)
4466                 return;
4467         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4468 }
4469
4470 /*
4471  * vfs_bio_clrbuf:
4472  *
4473  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4474  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4475  *
4476  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4477  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4478  */
4479
4480 void
4481 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4482 {
4483         int i, mask = 0;
4484         caddr_t sa, ea;
4485         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4486                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4487                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4488                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4489                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4490                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4491                                 bp->b_resid = 0;
4492                                 return;
4493                         }
4494                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4495                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4496                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4497                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4498                                 bp->b_resid = 0;
4499                                 return;
4500                         }
4501                 }
4502                 sa = bp->b_data;
4503                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4504                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4505                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4506                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4507                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4508                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4509                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4510                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4511                                 continue;
4512                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4513                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4514                                         bzero(sa, ea - sa);
4515                                 }
4516                         } else {
4517                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4518                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4519                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4520                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4521                                 }
4522                         }
4523                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4524                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4525                 }
4526                 bp->b_resid = 0;
4527         } else {
4528                 clrbuf(bp);
4529         }
4530 }
4531
4532 /*
4533  * vm_hold_load_pages:
4534  *
4535  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4536  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4537  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4538  *      pages will be wired.
4539  *
4540  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4541  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4542  *
4543  * MPSAFE
4544  */
4545 void
4546 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4547 {
4548         vm_offset_t pg;
4549         vm_page_t p;
4550         int index;
4551
4552         to = round_page(to);
4553         from = round_page(from);
4554         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4555
4556         pg = from;
4557         while (pg < to) {
4558                 /*
4559                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4560                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4561                  * process we are.
4562                  */
4563                 vm_object_hold(&kernel_object);
4564                 p = bio_page_alloc(&kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4565                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4566                 vm_object_drop(&kernel_object);
4567                 if (p) {
4568                         vm_page_wire(p);
4569                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4570                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4571                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4572                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4573                         vm_page_wakeup(p);
4574
4575                         pg += PAGE_SIZE;
4576                         ++index;
4577                 }
4578         }
4579         bp->b_xio.xio_npages = index;
4580 }
4581
4582 /*
4583  * Allocate pages for a buffer cache buffer.
4584  *
4585  * Under extremely severe memory conditions even allocating out of the
4586  * system reserve can fail.  If this occurs we must allocate out of the
4587  * interrupt reserve to avoid a deadlock with the pageout daemon.
4588  *
4589  * The pageout daemon can run (putpages -> VOP_WRITE -> getblk -> allocbuf).
4590  * If the buffer cache's vm_page_alloc() fails a vm_wait() can deadlock
4591  * against the pageout daemon if pages are not freed from other sources.
4592  *
4593  * MPSAFE
4594  */
4595 static
4596 vm_page_t
4597 bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4598 {
4599         vm_page_t p;
4600
4601         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(obj));
4602
4603         /*
4604          * Try a normal allocation, allow use of system reserve.
4605          */
4606         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
4607         if (p)
4608                 return(p);
4609
4610         /*
4611          * The normal allocation failed and we clearly have a page
4612          * deficit.  Try to reclaim some clean VM pages directly
4613          * from the buffer cache.
4614          */
4615         vm_pageout_deficit += deficit;
4616         recoverbufpages();
4617
4618         /*
4619          * We may have blocked, the caller will know what to do if the
4620          * page now exists.
4621          */
4622         if (vm_page_lookup(obj, pg)) {
4623                 return(NULL);
4624         }
4625
4626         /*
4627          * Only system threads can use the interrupt reserve
4628          */
4629         if ((curthread->td_flags & TDF_SYSTHREAD) == 0) {
4630                 vm_wait(hz);
4631                 return(NULL);
4632         }
4633
4634
4635         /*
4636          * Allocate and allow use of the interrupt reserve.
4637          *
4638          * If after all that we still can't allocate a VM page we are
4639          * in real trouble, but we slog on anyway hoping that the system
4640          * won't deadlock.
4641          */
4642         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
4643                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
4644         if (p) {
4645                 if (vm_page_count_severe()) {
4646                         ++lowmempgallocs;
4647                         vm_wait(hz / 20 + 1);
4648                 }
4649         } else {
4650                 kprintf("bio_page_alloc: Memory exhausted during bufcache "
4651                         "page allocation\n");
4652                 ++lowmempgfails;
4653                 vm_wait(hz);
4654         }
4655         return(p);
4656 }
4657
4658 /*
4659  * vm_hold_free_pages:
4660  *
4661  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4662  *
4663  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4664  *      be unmapped and un-wired.
4665  *
4666  * MPSAFE
4667  */
4668 void
4669 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4670 {
4671         vm_offset_t pg;
4672         vm_page_t p;
4673         int index, newnpages;
4674
4675         from = round_page(from);
4676         to = round_page(to);
4677         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4678         newnpages = index;
4679
4680         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4681                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4682                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4683                         if (p->busy) {
4684                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4685                                         "loffset: %lld\n",
4686                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4687                                         (long long)bp->b_loffset);
4688                         }
4689                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4690                         pmap_kremove(pg);
4691                         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "vmhldpg");
4692                         vm_page_unwire(p, 0);
4693                         vm_page_free(p);
4694                 }
4695         }
4696         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4697 }
4698
4699 /*
4700  * vmapbuf:
4701  *
4702  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4703  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4704  *      initialized.
4705  */
4706 int
4707 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4708 {
4709         caddr_t addr;
4710         vm_offset_t va;
4711         vm_page_t m;
4712         int vmprot;
4713         int error;
4714         int pidx;
4715         int i;
4716
4717         /* 
4718          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4719          */
4720         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4721         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4722         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4723
4724         if (bytes < 0)
4725                 return (-1);
4726
4727         /*
4728          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4729          */
4730         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4731         pidx = 0;
4732
4733         vmprot = VM_PROT_READ;
4734         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4735                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4736
4737         while (addr < udata + bytes) {
4738                 /*
4739                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4740                  * when reading stuff off device into memory.
4741                  *
4742                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4743                  */
4744                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4745                 va = trunc_page(va);
4746
4747                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4748                 if (m == NULL) {
4749                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4750                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4751                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4752                         }
4753                         return(-1);
4754                 }
4755                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4756                 addr += PAGE_SIZE;
4757                 ++pidx;
4758         }
4759
4760         /*
4761          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4762          * the mapped data buffer.
4763          */
4764         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4765                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4766         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4767
4768         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4769         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4770         bp->b_bcount = bytes;
4771         bp->b_bufsize = bytes;
4772         return(0);
4773 }
4774
4775 /*
4776  * vunmapbuf:
4777  *
4778  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4779  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4780  */
4781 void
4782 vunmapbuf(struct buf *bp)
4783 {
4784         int pidx;
4785         int npages;
4786
4787         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4788
4789         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4790         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4791         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4792                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4793                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4794         }
4795         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4796         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4797 }
4798
4799 /*
4800  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4801  */
4802 int
4803 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4804 {
4805         int count = 0;
4806         int error;
4807         int n;
4808
4809         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4810                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4811                         count = error;
4812                         break;
4813                 }
4814                 count += error;
4815         }
4816         return (count);
4817 }
4818
4819 /*
4820  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4821  * completion to the master buffer.
4822  */
4823 static void
4824 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4825 {
4826         struct bio *mbio;
4827         struct buf *mbp, *bp;
4828         struct devstat *stats;
4829         int error;
4830         int donebytes;
4831
4832         bp = bio->bio_buf;
4833         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4834         stats = bio->bio_caller_info2.ptr;
4835         mbp = mbio->bio_buf;
4836
4837         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4838         KKASSERT(mbp != bp);
4839
4840         error = bp->b_error;
4841         if (bp->b_error == 0 &&
4842             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4843                 /*
4844                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4845                  * propagate these conditions to mbp.
4846                  */
4847                 error = EIO;
4848         }
4849
4850         donebytes = bp->b_bufsize;
4851
4852         relpbuf(bp, NULL);
4853
4854         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error, stats);
4855 }
4856
4857 void
4858 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats)
4859 {
4860         struct buf *mbp;
4861
4862         mbp = mbio->bio_buf;    
4863
4864         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4865
4866         /*
4867          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4868          *
4869          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4870          * use an atomic op to adjust b_flags.
4871          */
4872         if (error) {
4873                 mbp->b_error = error;
4874                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4875         }
4876
4877         /*
4878          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4879          * I/O if this was the last bit.
4880          */
4881         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4882                 mbp->b_resid = 0;
4883                 if (stats)
4884                         devstat_end_transaction_buf(stats, mbp);
4885                 biodone(mbio);
4886         }
4887 }
4888
4889 /*
4890  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4891  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4892  * it.
4893  */
4894 void
4895 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4896 {
4897         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4898 }
4899
4900 /*
4901  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4902  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4903  * transition to 0.
4904  */
4905 void
4906 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4907 {
4908         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4909
4910         /*
4911          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4912          * I/O if this was the last bit.
4913          */
4914         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4915                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4916                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4917                 else
4918                         mbp->b_resid = 0;
4919                 biodone(mbio);
4920         }
4921 }
4922
4923 /*
4924  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4925  */
4926 void
4927 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4928 {
4929         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4930
4931         if (error) {
4932                 mbp->b_error = error;
4933                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4934         }
4935 }
4936
4937 /*
4938  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4939  *
4940  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4941  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4942  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4943  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4944  */
4945 void
4946 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size, struct devstat *stats)
4947 {
4948         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4949         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4950
4951         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4952
4953         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4954
4955         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4956         BUF_KERNPROC(bp);
4957         bp->b_vp = vp;
4958         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4959         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4960         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4961         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4962         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4963
4964         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4965         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4966         bp->b_bio1.bio_caller_info2.ptr = stats;
4967 }
4968
4969 /*
4970  * print out statistics from the current status of the buffer pool
4971  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
4972  */
4973 #ifdef DEBUG
4974 void
4975 vfs_bufstats(void)
4976 {
4977         int i, j, count;
4978         struct buf *bp;
4979         struct bqueues *dp;
4980         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
4981         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
4982
4983         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
4984                 count = 0;
4985                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4986                         counts[j] = 0;
4987
4988                 spin_lock(&bufqspin);
4989                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
4990                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
4991                         count++;
4992                 }
4993                 spin_unlock(&bufqspin);
4994
4995                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
4996                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4997                         if (counts[j] != 0)
4998                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
4999                 kprintf("\n");
5000         }
5001 }
5002 #endif
5003
5004 #ifdef DDB
5005
5006 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
5007 {
5008         /* get args */
5009         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
5010
5011         if (!have_addr) {
5012                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
5013                 return;
5014         }
5015
5016         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
5017         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
5018         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
5019                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
5020                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
5021                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
5022                   bp->b_data,
5023                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
5024                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
5025                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
5026         if (bp->b_xio.xio_npages) {
5027                 int i;
5028                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
5029                         bp->b_xio.xio_npages);
5030                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
5031                         vm_page_t m;
5032                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
5033                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
5034                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5035                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
5036                                 db_printf(",");
5037                 }
5038                 db_printf("\n");
5039         }
5040 }
5041 #endif /* DDB */