network - Fix nasty bug in udp6_send()
[dragonfly.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice immediately at the beginning of the file, without modification,
10  *    this list of conditions, and the following disclaimer.
11  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
12  *              John S. Dyson.
13  *
14  * $FreeBSD: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.242.2.20 2003/05/28 18:38:10 alc Exp $
15  * $DragonFly: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.115 2008/08/13 11:02:31 swildner Exp $
16  */
17
18 /*
19  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
20  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
21  * sure that the performance degradation associated with schemes such
22  * as this is not realized.
23  *
24  * Author:  John S. Dyson
25  * Significant help during the development and debugging phases
26  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
27  *
28  * see man buf(9) for more info.
29  */
30
31 #include <sys/param.h>
32 #include <sys/systm.h>
33 #include <sys/buf.h>
34 #include <sys/conf.h>
35 #include <sys/eventhandler.h>
36 #include <sys/lock.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/mount.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/kthread.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/reboot.h>
43 #include <sys/resourcevar.h>
44 #include <sys/sysctl.h>
45 #include <sys/vmmeter.h>
46 #include <sys/vnode.h>
47 #include <sys/dsched.h>
48 #include <sys/proc.h>
49 #include <vm/vm.h>
50 #include <vm/vm_param.h>
51 #include <vm/vm_kern.h>
52 #include <vm/vm_pageout.h>
53 #include <vm/vm_page.h>
54 #include <vm/vm_object.h>
55 #include <vm/vm_extern.h>
56 #include <vm/vm_map.h>
57 #include <vm/vm_pager.h>
58 #include <vm/swap_pager.h>
59
60 #include <sys/buf2.h>
61 #include <sys/thread2.h>
62 #include <sys/spinlock2.h>
63 #include <sys/mplock2.h>
64 #include <vm/vm_page2.h>
65
66 #include "opt_ddb.h"
67 #ifdef DDB
68 #include <ddb/ddb.h>
69 #endif
70
71 /*
72  * Buffer queues.
73  */
74 enum bufq_type {
75         BQUEUE_NONE,            /* not on any queue */
76         BQUEUE_LOCKED,          /* locked buffers */
77         BQUEUE_CLEAN,           /* non-B_DELWRI buffers */
78         BQUEUE_DIRTY,           /* B_DELWRI buffers */
79         BQUEUE_DIRTY_HW,        /* B_DELWRI buffers - heavy weight */
80         BQUEUE_EMPTYKVA,        /* empty buffer headers with KVA assignment */
81         BQUEUE_EMPTY,           /* empty buffer headers */
82
83         BUFFER_QUEUES           /* number of buffer queues */
84 };
85
86 typedef enum bufq_type bufq_type_t;
87
88 #define BD_WAKE_SIZE    16384
89 #define BD_WAKE_MASK    (BD_WAKE_SIZE - 1)
90
91 TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
92 static struct spinlock bufqspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufqspin);
93 static struct spinlock bufcspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufcspin);
94
95 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
96
97 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
98
99 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
100 static void vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
101 static void vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
102 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
103 static int flushbufqueues(bufq_type_t q);
104 static vm_page_t bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit);
105
106 static void bd_signal(int totalspace);
107 static void buf_daemon(void);
108 static void buf_daemon_hw(void);
109
110 /*
111  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
112  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
113  * really that bad.  it would be better to split the buffer
114  * for input in the case of buffers partially already in memory,
115  * but the code is intricate enough already.
116  */
117 vm_page_t bogus_page;
118
119 /*
120  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
121  * not need to use compiler magic.
122  */
123 int bufspace;                   /* locked by buffer_map */
124 int maxbufspace;
125 static int bufmallocspace;      /* atomic ops */
126 int maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
127 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
128 static int lorunningspace;
129 static int hirunningspace;
130 static int runningbufreq;               /* locked by bufcspin */
131 static int dirtybufspace;               /* locked by bufcspin */
132 static int dirtybufcount;               /* locked by bufcspin */
133 static int dirtybufspacehw;             /* locked by bufcspin */
134 static int dirtybufcounthw;             /* locked by bufcspin */
135 static int runningbufspace;             /* locked by bufcspin */
136 static int runningbufcount;             /* locked by bufcspin */
137 int lodirtybufspace;
138 int hidirtybufspace;
139 static int getnewbufcalls;
140 static int getnewbufrestarts;
141 static int recoverbufcalls;
142 static int needsbuffer;         /* locked by bufcspin */
143 static int bd_request;          /* locked by bufcspin */
144 static int bd_request_hw;       /* locked by bufcspin */
145 static u_int bd_wake_ary[BD_WAKE_SIZE];
146 static u_int bd_wake_index;
147 static u_int vm_cycle_point = 40; /* 23-36 will migrate more act->inact */
148 static int debug_commit;
149
150 static struct thread *bufdaemon_td;
151 static struct thread *bufdaemonhw_td;
152
153
154 /*
155  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
156  */
157 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybufspace, CTLFLAG_RW, &lodirtybufspace, 0,
158         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
159 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybufspace, CTLFLAG_RW, &hidirtybufspace, 0,
160         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
162         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
163 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
164         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
165 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, vm_cycle_point, CTLFLAG_RW, &vm_cycle_point, 0,
166         "Recycle pages to active or inactive queue transition pt 0-64");
167 /*
168  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
169  */
170 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, nbuf, CTLFLAG_RD, &nbuf, 0,
171         "Total number of buffers in buffer cache");
172 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspace, CTLFLAG_RD, &dirtybufspace, 0,
173         "Pending bytes of dirty buffers (all)");
174 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspacehw, CTLFLAG_RD, &dirtybufspacehw, 0,
175         "Pending bytes of dirty buffers (heavy weight)");
176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcount, CTLFLAG_RD, &dirtybufcount, 0,
177         "Pending number of dirty buffers");
178 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcounthw, CTLFLAG_RD, &dirtybufcounthw, 0,
179         "Pending number of dirty buffers (heavy weight)");
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
181         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufcount, CTLFLAG_RD, &runningbufcount, 0,
183         "I/O buffers currently in progress due to asynchronous writes");
184 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
185         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
186 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
187         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
189         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
190 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
191         "Amount of memory available for buffers");
192 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
193         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
195         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
197         "New buffer header acquisition requests");
198 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
199         0, "New buffer header acquisition restarts");
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recoverbufcalls, CTLFLAG_RD, &recoverbufcalls, 0,
201         "Recover VM space in an emergency");
202 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
203         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
204 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
205         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
207         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
208 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_commit, CTLFLAG_RW, &debug_commit, 0, "");
209 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
210         "sizeof(struct buf)");
211
212 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
213
214 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
215 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED02   0x02
216 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED04   0x04
217 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
218
219 /*
220  * bufspacewakeup:
221  *
222  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
223  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
224  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
225  *      bp's get placed back in the queues.
226  */
227 static __inline void
228 bufspacewakeup(void)
229 {
230         /*
231          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
232          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
233          * process will be able to now.
234          */
235         spin_lock(&bufcspin);
236         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
237                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
238                 spin_unlock(&bufcspin);
239                 wakeup(&needsbuffer);
240         } else {
241                 spin_unlock(&bufcspin);
242         }
243 }
244
245 /*
246  * runningbufwakeup:
247  *
248  *      Accounting for I/O in progress.
249  *
250  */
251 static __inline void
252 runningbufwakeup(struct buf *bp)
253 {
254         int totalspace;
255         int limit;
256
257         if ((totalspace = bp->b_runningbufspace) != 0) {
258                 spin_lock(&bufcspin);
259                 runningbufspace -= totalspace;
260                 --runningbufcount;
261                 bp->b_runningbufspace = 0;
262
263                 /*
264                  * see waitrunningbufspace() for limit test.
265                  */
266                 limit = hirunningspace * 4 / 6;
267                 if (runningbufreq && runningbufspace <= limit) {
268                         runningbufreq = 0;
269                         spin_unlock(&bufcspin);
270                         wakeup(&runningbufreq);
271                 } else {
272                         spin_unlock(&bufcspin);
273                 }
274                 bd_signal(totalspace);
275         }
276 }
277
278 /*
279  * bufcountwakeup:
280  *
281  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
282  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
283  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
284  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
285  *
286  * MPSAFE
287  */
288 static __inline void
289 bufcountwakeup(void) 
290 {
291         spin_lock(&bufcspin);
292         if (needsbuffer) {
293                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
294                 spin_unlock(&bufcspin);
295                 wakeup(&needsbuffer);
296         } else {
297                 spin_unlock(&bufcspin);
298         }
299 }
300
301 /*
302  * waitrunningbufspace()
303  *
304  * Wait for the amount of running I/O to drop to hirunningspace * 4 / 6.
305  * This is the point where write bursting stops so we don't want to wait
306  * for the running amount to drop below it (at least if we still want bioq
307  * to burst writes).
308  *
309  * The caller may be using this function to block in a tight loop, we
310  * must block while runningbufspace is greater then or equal to
311  * hirunningspace * 4 / 6.
312  *
313  * And even with that it may not be enough, due to the presence of
314  * B_LOCKED dirty buffers, so also wait for at least one running buffer
315  * to complete.
316  */
317 void
318 waitrunningbufspace(void)
319 {
320         int limit = hirunningspace * 4 / 6;
321         int dummy;
322
323         spin_lock(&bufcspin);
324         if (runningbufspace > limit) {
325                 while (runningbufspace > limit) {
326                         ++runningbufreq;
327                         ssleep(&runningbufreq, &bufcspin, 0, "wdrn1", 0);
328                 }
329                 spin_unlock(&bufcspin);
330         } else if (runningbufspace > limit / 2) {
331                 ++runningbufreq;
332                 spin_unlock(&bufcspin);
333                 tsleep(&dummy, 0, "wdrn2", 1);
334         } else {
335                 spin_unlock(&bufcspin);
336         }
337 }
338
339 /*
340  * buf_dirty_count_severe:
341  *
342  *      Return true if we have too many dirty buffers.
343  */
344 int
345 buf_dirty_count_severe(void)
346 {
347         return (runningbufspace + dirtybufspace >= hidirtybufspace ||
348                 dirtybufcount >= nbuf / 2);
349 }
350
351 /*
352  * Return true if the amount of running I/O is severe and BIOQ should
353  * start bursting.
354  */
355 int
356 buf_runningbufspace_severe(void)
357 {
358         return (runningbufspace >= hirunningspace * 4 / 6);
359 }
360
361 /*
362  * vfs_buf_test_cache:
363  *
364  * Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
365  * bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
366  * valid data.
367  *
368  * NOTE! Dirty VM pages are not processed into dirty (B_DELWRI) buffer
369  * cache buffers.  The VM pages remain dirty, as someone had mmap()'d
370  * them while a clean buffer was present.
371  */
372 static __inline__
373 void
374 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
375                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
376                   vm_page_t m)
377 {
378         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
379                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
380                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
381                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
382         }
383 }
384
385 /*
386  * bd_speedup()
387  *
388  * Spank the buf_daemon[_hw] if the total dirty buffer space exceeds the
389  * low water mark.
390  *
391  * MPSAFE
392  */
393 static __inline__
394 void
395 bd_speedup(void)
396 {
397         if (dirtybufspace < lodirtybufspace && dirtybufcount < nbuf / 2)
398                 return;
399
400         if (bd_request == 0 &&
401             (dirtybufspace - dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
402              dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
403                 spin_lock(&bufcspin);
404                 bd_request = 1;
405                 spin_unlock(&bufcspin);
406                 wakeup(&bd_request);
407         }
408         if (bd_request_hw == 0 &&
409             (dirtybufspacehw > lodirtybufspace / 2 ||
410              dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
411                 spin_lock(&bufcspin);
412                 bd_request_hw = 1;
413                 spin_unlock(&bufcspin);
414                 wakeup(&bd_request_hw);
415         }
416 }
417
418 /*
419  * bd_heatup()
420  *
421  *      Get the buf_daemon heated up when the number of running and dirty
422  *      buffers exceeds the mid-point.
423  *
424  *      Return the total number of dirty bytes past the second mid point
425  *      as a measure of how much excess dirty data there is in the system.
426  *
427  * MPSAFE
428  */
429 int
430 bd_heatup(void)
431 {
432         int mid1;
433         int mid2;
434         int totalspace;
435
436         mid1 = lodirtybufspace + (hidirtybufspace - lodirtybufspace) / 2;
437
438         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
439         if (totalspace >= mid1 || dirtybufcount >= nbuf / 2) {
440                 bd_speedup();
441                 mid2 = mid1 + (hidirtybufspace - mid1) / 2;
442                 if (totalspace >= mid2)
443                         return(totalspace - mid2);
444         }
445         return(0);
446 }
447
448 /*
449  * bd_wait()
450  *
451  *      Wait for the buffer cache to flush (totalspace) bytes worth of
452  *      buffers, then return.
453  *
454  *      Regardless this function blocks while the number of dirty buffers
455  *      exceeds hidirtybufspace.
456  *
457  * MPSAFE
458  */
459 void
460 bd_wait(int totalspace)
461 {
462         u_int i;
463         int count;
464
465         if (curthread == bufdaemonhw_td || curthread == bufdaemon_td)
466                 return;
467
468         while (totalspace > 0) {
469                 bd_heatup();
470                 if (totalspace > runningbufspace + dirtybufspace)
471                         totalspace = runningbufspace + dirtybufspace;
472                 count = totalspace / BKVASIZE;
473                 if (count >= BD_WAKE_SIZE)
474                         count = BD_WAKE_SIZE - 1;
475
476                 spin_lock(&bufcspin);
477                 i = (bd_wake_index + count) & BD_WAKE_MASK;
478                 ++bd_wake_ary[i];
479
480                 /*
481                  * This is not a strict interlock, so we play a bit loose
482                  * with locking access to dirtybufspace*
483                  */
484                 tsleep_interlock(&bd_wake_ary[i], 0);
485                 spin_unlock(&bufcspin);
486                 tsleep(&bd_wake_ary[i], PINTERLOCKED, "flstik", hz);
487
488                 totalspace = runningbufspace + dirtybufspace - hidirtybufspace;
489         }
490 }
491
492 /*
493  * bd_signal()
494  * 
495  *      This function is called whenever runningbufspace or dirtybufspace
496  *      is reduced.  Track threads waiting for run+dirty buffer I/O
497  *      complete.
498  *
499  * MPSAFE
500  */
501 static void
502 bd_signal(int totalspace)
503 {
504         u_int i;
505
506         if (totalspace > 0) {
507                 if (totalspace > BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE)
508                         totalspace = BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE;
509                 spin_lock(&bufcspin);
510                 while (totalspace > 0) {
511                         i = bd_wake_index++;
512                         i &= BD_WAKE_MASK;
513                         if (bd_wake_ary[i]) {
514                                 bd_wake_ary[i] = 0;
515                                 spin_unlock(&bufcspin);
516                                 wakeup(&bd_wake_ary[i]);
517                                 spin_lock(&bufcspin);
518                         }
519                         totalspace -= BKVASIZE;
520                 }
521                 spin_unlock(&bufcspin);
522         }
523 }
524
525 /*
526  * BIO tracking support routines.
527  *
528  * Release a ref on a bio_track.  Wakeup requests are atomically released
529  * along with the last reference so bk_active will never wind up set to
530  * only 0x80000000.
531  *
532  * MPSAFE
533  */
534 static
535 void
536 bio_track_rel(struct bio_track *track)
537 {
538         int     active;
539         int     desired;
540
541         /*
542          * Shortcut
543          */
544         active = track->bk_active;
545         if (active == 1 && atomic_cmpset_int(&track->bk_active, 1, 0))
546                 return;
547
548         /*
549          * Full-on.  Note that the wait flag is only atomically released on
550          * the 1->0 count transition.
551          *
552          * We check for a negative count transition using bit 30 since bit 31
553          * has a different meaning.
554          */
555         for (;;) {
556                 desired = (active & 0x7FFFFFFF) - 1;
557                 if (desired)
558                         desired |= active & 0x80000000;
559                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
560                         if (desired & 0x40000000)
561                                 panic("bio_track_rel: bad count: %p\n", track);
562                         if (active & 0x80000000)
563                                 wakeup(track);
564                         break;
565                 }
566                 active = track->bk_active;
567         }
568 }
569
570 /*
571  * Wait for the tracking count to reach 0.
572  *
573  * Use atomic ops such that the wait flag is only set atomically when
574  * bk_active is non-zero.
575  *
576  * MPSAFE
577  */
578 int
579 bio_track_wait(struct bio_track *track, int slp_flags, int slp_timo)
580 {
581         int     active;
582         int     desired;
583         int     error;
584
585         /*
586          * Shortcut
587          */
588         if (track->bk_active == 0)
589                 return(0);
590
591         /*
592          * Full-on.  Note that the wait flag may only be atomically set if
593          * the active count is non-zero.
594          */
595         error = 0;
596         while ((active = track->bk_active) != 0) {
597                 desired = active | 0x80000000;
598                 tsleep_interlock(track, slp_flags);
599                 if (active == desired ||
600                     atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
601                         error = tsleep(track, slp_flags | PINTERLOCKED,
602                                        "iowait", slp_timo);
603                         if (error)
604                                 break;
605                 }
606         }
607         return (error);
608 }
609
610 /*
611  * bufinit:
612  *
613  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
614  *      dependant initialization code. 
615  */
616 void
617 bufinit(void)
618 {
619         struct buf *bp;
620         vm_offset_t bogus_offset;
621         int i;
622
623         /* next, make a null set of free lists */
624         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
625                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
626
627         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
628         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
629                 bp = &buf[i];
630                 bzero(bp, sizeof *bp);
631                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
632                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
633                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
634                 initbufbio(bp);
635                 xio_init(&bp->b_xio);
636                 buf_dep_init(bp);
637                 BUF_LOCKINIT(bp);
638                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
639         }
640
641         /*
642          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
643          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
644          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
645          * used by most other processes.  The differential is required to 
646          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
647          * be blocked waiting for buffer space.
648          *
649          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
650          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
651          * by the system.
652          */
653         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
654         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
655         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
656
657         lorunningspace = 512 * 1024;
658         /* hirunningspace -- see below */
659
660         /*
661          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently
662          * into the kernel space.  Even though this is accounted for in
663          * the buffer allocation, we don't want the malloced region to grow
664          * uncontrolled.  The malloc scheme improves memory utilization
665          * significantly on average (small) directories.
666          */
667         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
668
669         /*
670          * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
671          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
672          *
673          * We don't want too much actually queued to the device at once
674          * (XXX this needs to be per-mount!), because the buffers will
675          * wind up locked for a very long period of time while the I/O
676          * drains.
677          */
678         hidirtybufspace = hibufspace / 2;       /* dirty + running */
679         hirunningspace = hibufspace / 16;       /* locked & queued to device */
680         if (hirunningspace < 1024 * 1024)
681                 hirunningspace = 1024 * 1024;
682
683         dirtybufspace = 0;
684         dirtybufspacehw = 0;
685
686         lodirtybufspace = hidirtybufspace / 2;
687
688         /*
689          * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
690          * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
691          * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
692          * from buf_daemon.
693          */
694
695         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
696         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
697                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
698                                    VM_ALLOC_NORMAL);
699         vmstats.v_wire_count++;
700
701 }
702
703 /*
704  * Initialize the embedded bio structures
705  */
706 void
707 initbufbio(struct buf *bp)
708 {
709         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
710         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
711         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
712         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
713         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
714         bp->b_bio1.bio_flags = 0;
715
716         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
717         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
718         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
719         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
720         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
721         bp->b_bio2.bio_flags = 0;
722 }
723
724 /*
725  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
726  * translation cache layers.
727  */
728 void
729 reinitbufbio(struct buf *bp)
730 {
731         struct bio *bio;
732
733         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
734                 bio->bio_done = NULL;
735                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
736         }
737 }
738
739 /*
740  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
741  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
742  */
743 struct bio *
744 push_bio(struct bio *bio)
745 {
746         struct bio *nbio;
747
748         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
749                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
750                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
751                         panic("push_bio: too many layers bp %p\n",
752                                 bio->bio_buf);
753                 }
754                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
755                 bio->bio_next = nbio;
756                 nbio->bio_prev = bio;
757                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
758                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
759                 nbio->bio_done = NULL;
760                 nbio->bio_next = NULL;
761         }
762         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
763         return(nbio);
764 }
765
766 /*
767  * Pop a BIO translation layer, returning the previous layer.  The
768  * must have been previously pushed.
769  */
770 struct bio *
771 pop_bio(struct bio *bio)
772 {
773         return(bio->bio_prev);
774 }
775
776 void
777 clearbiocache(struct bio *bio)
778 {
779         while (bio) {
780                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
781                 bio = bio->bio_next;
782         }
783 }
784
785 /*
786  * bfreekva:
787  *
788  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
789  *
790  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
791  *      buffer_map.
792  *
793  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
794  *
795  * MPALMOSTSAFE
796  */
797 static void
798 bfreekva(struct buf *bp)
799 {
800         int count;
801
802         if (bp->b_kvasize) {
803                 ++buffreekvacnt;
804                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
805                 vm_map_lock(&buffer_map);
806                 bufspace -= bp->b_kvasize;
807                 vm_map_delete(&buffer_map,
808                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
809                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
810                     &count
811                 );
812                 vm_map_unlock(&buffer_map);
813                 vm_map_entry_release(count);
814                 bp->b_kvasize = 0;
815                 bp->b_kvabase = NULL;
816                 bufspacewakeup();
817         }
818 }
819
820 /*
821  * bremfree:
822  *
823  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
824  */
825 static __inline void
826 _bremfree(struct buf *bp)
827 {
828         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
829                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1, 
830                                 ("bremfree: bp %p not locked",bp));
831                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
832                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
833         } else {
834                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
835                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
836         }
837 }
838
839 void
840 bremfree(struct buf *bp)
841 {
842         spin_lock(&bufqspin);
843         _bremfree(bp);
844         spin_unlock(&bufqspin);
845 }
846
847 static void
848 bremfree_locked(struct buf *bp)
849 {
850         _bremfree(bp);
851 }
852
853 /*
854  * bread:
855  *
856  *      Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
857  *      must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
858  *      is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
859  *      getblk() ).
860  *
861  * MPALMOSTSAFE
862  */
863 int
864 bread(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, struct buf **bpp)
865 {
866         struct buf *bp;
867
868         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
869         *bpp = bp;
870
871         /* if not found in cache, do some I/O */
872         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
873                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
874                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
875                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
876                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
877                 vfs_busy_pages(vp, bp);
878                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
879                 return (biowait(&bp->b_bio1, "biord"));
880         }
881         return (0);
882 }
883
884 /*
885  * breadn:
886  *
887  *      Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
888  *      read-ahead blocks.  We must clear B_ERROR and B_INVAL prior
889  *      to initiating I/O . If B_CACHE is set, the buffer is valid 
890  *      and we do not have to do anything.
891  *
892  * MPALMOSTSAFE
893  */
894 int
895 breadn(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
896         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
897 {
898         struct buf *bp, *rabp;
899         int i;
900         int rv = 0, readwait = 0;
901
902         *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
903
904         /* if not found in cache, do some I/O */
905         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
906                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
907                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
908                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
909                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
910                 vfs_busy_pages(vp, bp);
911                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
912                 ++readwait;
913         }
914
915         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
916                 if (inmem(vp, *raoffset))
917                         continue;
918                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
919
920                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
921                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
922                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
923                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
924                         BUF_KERNPROC(rabp);
925                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
926                 } else {
927                         brelse(rabp);
928                 }
929         }
930         if (readwait)
931                 rv = biowait(&bp->b_bio1, "biord");
932         return (rv);
933 }
934
935 /*
936  * bwrite:
937  *
938  *      Synchronous write, waits for completion.
939  *
940  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
941  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
942  *      is invalid.
943  *
944  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
945  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
946  *      now so we set it generally.  This could be set either here 
947  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
948  *      here.
949  */
950 int
951 bwrite(struct buf *bp)
952 {
953         int error;
954
955         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
956                 brelse(bp);
957                 return (0);
958         }
959         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
960                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
961
962         /* Mark the buffer clean */
963         bundirty(bp);
964
965         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
966         bp->b_flags |= B_CACHE;
967         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
968         bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
969         bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
970         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
971
972         /*
973          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
974          * valid for vnode-backed buffers.
975          */
976         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
977         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
978         error = biowait(&bp->b_bio1, "biows");
979         brelse(bp);
980
981         return (error);
982 }
983
984 /*
985  * bawrite:
986  *
987  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
988  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
989  *
990  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
991  *      B_INVAL buffers.  Not us.
992  */
993 void
994 bawrite(struct buf *bp)
995 {
996         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
997                 brelse(bp);
998                 return;
999         }
1000         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1001                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1002
1003         /* Mark the buffer clean */
1004         bundirty(bp);
1005
1006         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1007         bp->b_flags |= B_CACHE;
1008         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1009         KKASSERT(bp->b_bio1.bio_done == NULL);
1010         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1011
1012         /*
1013          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1014          * valid for vnode-backed buffers.
1015          */
1016         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1017         BUF_KERNPROC(bp);
1018         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * bowrite:
1023  *
1024  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
1025  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
1026  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
1027  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
1028  */
1029 int
1030 bowrite(struct buf *bp)
1031 {
1032         bp->b_flags |= B_ORDERED;
1033         bawrite(bp);
1034         return (0);
1035 }
1036
1037 /*
1038  * bdwrite:
1039  *
1040  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1041  *      anything if the buffer is marked invalid.
1042  *
1043  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1044  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1045  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1046  *      out synchronously.
1047  */
1048 void
1049 bdwrite(struct buf *bp)
1050 {
1051         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1052                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
1053
1054         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1055                 brelse(bp);
1056                 return;
1057         }
1058         bdirty(bp);
1059
1060         if (dsched_is_clear_buf_priv(bp))
1061                 dsched_new_buf(bp);
1062
1063         /*
1064          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1065          * true even of NFS now.
1066          */
1067         bp->b_flags |= B_CACHE;
1068
1069         /*
1070          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1071          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1072          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1073          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1074          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1075          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1076          * the bmap then...  So, this is important to do.
1077          */
1078         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
1079                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, &bp->b_bio2.bio_offset,
1080                          NULL, NULL, BUF_CMD_WRITE);
1081         }
1082
1083         /*
1084          * Because the underlying pages may still be mapped and
1085          * writable trying to set the dirty buffer (b_dirtyoff/end)
1086          * range here will be inaccurate.
1087          *
1088          * However, we must still clean the pages to satisfy the
1089          * vnode_pager and pageout daemon, so theythink the pages
1090          * have been "cleaned".  What has really occured is that
1091          * they've been earmarked for later writing by the buffer
1092          * cache.
1093          *
1094          * So we get the b_dirtyoff/end update but will not actually
1095          * depend on it (NFS that is) until the pages are busied for
1096          * writing later on.
1097          */
1098         vfs_clean_pages(bp);
1099         bqrelse(bp);
1100
1101         /*
1102          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1103          * due to the softdep code.
1104          */
1105 }
1106
1107 /*
1108  * Fake write - return pages to VM system as dirty, leave the buffer clean.
1109  * This is used by tmpfs.
1110  *
1111  * It is important for any VFS using this routine to NOT use it for
1112  * IO_SYNC or IO_ASYNC operations which occur when the system really
1113  * wants to flush VM pages to backing store.
1114  */
1115 void
1116 buwrite(struct buf *bp)
1117 {
1118         vm_page_t m;
1119         int i;
1120
1121         /*
1122          * Only works for VMIO buffers.  If the buffer is already
1123          * marked for delayed-write we can't avoid the bdwrite().
1124          */
1125         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || (bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1126                 bdwrite(bp);
1127                 return;
1128         }
1129
1130         /*
1131          * Set valid & dirty.
1132          */
1133         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1134                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1135                 vfs_dirty_one_page(bp, i, m);
1136         }
1137         bqrelse(bp);
1138 }
1139
1140 /*
1141  * bdirty:
1142  *
1143  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
1144  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
1145  *
1146  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
1147  *      dirty/clean lists. 
1148  *
1149  *      Must be called from a critical section.
1150  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
1151  */
1152 void
1153 bdirty(struct buf *bp)
1154 {
1155         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE, ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1156         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
1157                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
1158                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
1159         }
1160         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1161                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
1162         }
1163         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1164
1165         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1166                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1167                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
1168                 reassignbuf(bp);
1169                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1170
1171                 spin_lock(&bufcspin);
1172                 ++dirtybufcount;
1173                 dirtybufspace += bp->b_bufsize;
1174                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1175                         ++dirtybufcounthw;
1176                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1177                 }
1178                 spin_unlock(&bufcspin);
1179
1180                 bd_heatup();
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Set B_HEAVY, indicating that this is a heavy-weight buffer that
1186  * needs to be flushed with a different buf_daemon thread to avoid
1187  * deadlocks.  B_HEAVY also imposes restrictions in getnewbuf().
1188  */
1189 void
1190 bheavy(struct buf *bp)
1191 {
1192         if ((bp->b_flags & B_HEAVY) == 0) {
1193                 bp->b_flags |= B_HEAVY;
1194                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1195                         spin_lock(&bufcspin);
1196                         ++dirtybufcounthw;
1197                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1198                         spin_unlock(&bufcspin);
1199                 }
1200         }
1201 }
1202
1203 /*
1204  * bundirty:
1205  *
1206  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1207  *
1208  *      Must be called from a critical section.
1209  *
1210  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in 
1211  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
1212  *      a different queue.
1213  *
1214  * MPSAFE
1215  */
1216 void
1217 bundirty(struct buf *bp)
1218 {
1219         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1220                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1221                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1222                 reassignbuf(bp);
1223                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1224
1225                 spin_lock(&bufcspin);
1226                 --dirtybufcount;
1227                 dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1228                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1229                         --dirtybufcounthw;
1230                         dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1231                 }
1232                 spin_unlock(&bufcspin);
1233
1234                 bd_signal(bp->b_bufsize);
1235         }
1236         /*
1237          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1238          */
1239         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Set the b_runningbufspace field, used to track how much I/O is
1244  * in progress at any given moment.
1245  */
1246 void
1247 bsetrunningbufspace(struct buf *bp, int bytes)
1248 {
1249         bp->b_runningbufspace = bytes;
1250         if (bytes) {
1251                 spin_lock(&bufcspin);
1252                 runningbufspace += bytes;
1253                 ++runningbufcount;
1254                 spin_unlock(&bufcspin);
1255         }
1256 }
1257
1258 /*
1259  * brelse:
1260  *
1261  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1262  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1263  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1264  *
1265  * MPALMOSTSAFE
1266  */
1267 void
1268 brelse(struct buf *bp)
1269 {
1270 #ifdef INVARIANTS
1271         int saved_flags = bp->b_flags;
1272 #endif
1273
1274         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1275
1276         /*
1277          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
1278          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
1279          *
1280          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
1281          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
1282          * wants to destroy the buffer and backing store after a write 
1283          * completes.
1284          */
1285         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
1286                 bundirty(bp);
1287         }
1288
1289         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
1290                 /*
1291                  * A re-dirtied buffer is only subject to destruction
1292                  * by B_INVAL.  B_ERROR and B_NOCACHE are ignored.
1293                  */
1294                 /* leave buffer intact */
1295         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1296                    (bp->b_bufsize <= 0)) {
1297                 /*
1298                  * Either a failed read or we were asked to free or not
1299                  * cache the buffer.  This path is reached with B_DELWRI
1300                  * set only if B_INVAL is already set.  B_NOCACHE governs
1301                  * backing store destruction.
1302                  *
1303                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED in buf_deallocate if the
1304                  * buffer cannot be immediately freed.
1305                  */
1306                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1307                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1308                         buf_deallocate(bp);
1309                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1310                         spin_lock(&bufcspin);
1311                         --dirtybufcount;
1312                         dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1313                         if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1314                                 --dirtybufcounthw;
1315                                 dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1316                         }
1317                         spin_unlock(&bufcspin);
1318
1319                         bd_signal(bp->b_bufsize);
1320                 }
1321                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1322         }
1323
1324         /*
1325          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI or B_LOCKED is set.
1326          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1327          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1328          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1329          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1330          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1331          *
1332          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1333          * originator asking us to release it), give the originator a
1334          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1335          * 
1336          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1337          * if B_DELWRI is set.
1338          *
1339          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1340          * on pages to return pages to the VM page queues.
1341          */
1342         if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) {
1343                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1344         } else if (vm_page_count_severe()) {
1345                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1346                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1347                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1348                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1349                 else
1350                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1351         }
1352
1353         /*
1354          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1355          * biodone().
1356          *
1357          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1358          * or B_RELBUF flags.
1359          */
1360         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1361         dsched_exit_buf(bp);
1362
1363         /*
1364          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1365          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1366          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1367          *
1368          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1369          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1370          * B_INVAL may still be set, however.
1371          *
1372          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1373          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1374          * store.
1375          *
1376          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1377          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1378          * is left intact.
1379          */
1380         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1381                 /*
1382                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1383                  */
1384                 int i, j, resid;
1385                 vm_page_t m;
1386                 off_t foff;
1387                 vm_pindex_t poff;
1388                 vm_object_t obj;
1389                 struct vnode *vp;
1390
1391                 vp = bp->b_vp;
1392
1393                 /*
1394                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1395                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1396                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1397                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1398                  *
1399                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1400                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1401                  * m->dirty, etc...). 
1402                  *
1403                  * See man buf(9) for more information
1404                  */
1405
1406                 resid = bp->b_bufsize;
1407                 foff = bp->b_loffset;
1408
1409                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1410                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1411                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1412                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1413                         /*
1414                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1415                          * now.  Note that we left these pages wired
1416                          * when we removed them so they had better exist,
1417                          * and they cannot be ripped out from under us so
1418                          * no critical section protection is necessary.
1419                          */
1420                         if (m == bogus_page) {
1421                                 obj = vp->v_object;
1422                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1423
1424                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1425                                         vm_page_t mtmp;
1426
1427                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1428                                         if (mtmp == bogus_page) {
1429                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1430                                                 if (!mtmp) {
1431                                                         panic("brelse: page missing");
1432                                                 }
1433                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1434                                         }
1435                                 }
1436                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1437
1438                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1439                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1440                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1441                                 }
1442                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1443                         }
1444
1445                         /*
1446                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1447                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1448                          * we impose a requirement that the block size be
1449                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1450                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1451                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1452                          * especially when tracking piecemeal writes and
1453                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1454                          * in only partial page validation and invalidation
1455                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1456                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1457                          * here we would end up with weird m->valid values
1458                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1459                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1460                          * instead of just some of them.
1461                          *
1462                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1463                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1464                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1465                          * granular mess that exists to support odd block 
1466                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1467                          * A complete rewrite is required.
1468                          *
1469                          * XXX
1470                          */
1471                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1472                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1473                                 int presid;
1474
1475                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1476                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1477                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1478                                         ; /* entire page */
1479                                 } else if (presid > resid) {
1480                                         presid = resid;
1481                                 }
1482                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1483                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1484
1485                                 /*
1486                                  * Also make sure any swap cache is removed
1487                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1488                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1489                                  * aliasing).
1490                                  */
1491                                 swap_pager_unswapped(m);
1492                         }
1493                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1494                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1495                 }
1496                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1497                         vfs_vmio_release(bp);
1498                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1499         } else {
1500                 /*
1501                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1502                  */
1503                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1504                         if (bp->b_bufsize)
1505                                 allocbuf(bp, 0);
1506                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1507                         if (bp->b_vp)
1508                                 brelvp(bp);
1509                 }
1510         }
1511                         
1512         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1513                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1514         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1515                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1516                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1517                 panic("brelse: multiple refs");
1518                 /* NOT REACHED */
1519                 return;
1520         }
1521
1522         /*
1523          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1524          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1525          * disassociated from their vnode.
1526          */
1527         spin_lock(&bufqspin);
1528         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1529                 /*
1530                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1531                  * immediately, regardless of their state.
1532                  */
1533                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1534                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1535         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1536                 /*
1537                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1538                  * of brelse() such buffers should probably already be
1539                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1540                  */
1541                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1542                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1543                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1544                 if (bp->b_kvasize) {
1545                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1546                 } else {
1547                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1548                 }
1549                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1550         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1551                 /*
1552                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1553                  * already be disassociated from their vnode.
1554                  */
1555                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1556                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1557                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1558                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1559                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1560         } else {
1561                 /*
1562                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1563                  * their vnode.
1564                  */
1565                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1566                 case B_DELWRI:
1567                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1568                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1569                     break;
1570                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1571                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1572                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY_HW], bp,
1573                                       b_freelist);
1574                     break;
1575                 default:
1576                     /*
1577                      * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1578                      * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1579                      * through the queue twice.
1580                      */
1581                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1582                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1583                     break;
1584                 }
1585         }
1586         spin_unlock(&bufqspin);
1587
1588         /*
1589          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1590          * on the correct queue.
1591          */
1592         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1593                 bundirty(bp);
1594
1595         /*
1596          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1597          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1598          *
1599          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1600          * if B_INVAL is set ).
1601          */
1602         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1603                 bufcountwakeup();
1604
1605         /*
1606          * Something we can maybe free or reuse
1607          */
1608         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1609                 bufspacewakeup();
1610
1611         /*
1612          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1613          */
1614         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1615         BUF_UNLOCK(bp);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * bqrelse:
1620  *
1621  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1622  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1623  *
1624  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1625  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1626  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1627  *      again soon.
1628  *
1629  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1630  *
1631  * MPSAFE
1632  */
1633 void
1634 bqrelse(struct buf *bp)
1635 {
1636         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1637
1638         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1639                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1640         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1641                 /* do not release to free list */
1642                 panic("bqrelse: multiple refs");
1643                 return;
1644         }
1645
1646         buf_act_advance(bp);
1647
1648         spin_lock(&bufqspin);
1649         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1650                 /*
1651                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1652                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1653                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1654                  * will be released to the locked queue.
1655                  */
1656                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1657                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1658         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1659                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1660                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1661                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1662         } else if (vm_page_count_severe()) {
1663                 /*
1664                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1665                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1666                  * backing store) *now*.
1667                  */
1668                 spin_unlock(&bufqspin);
1669                 brelse(bp);
1670                 return;
1671         } else {
1672                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1673                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1674         }
1675         spin_unlock(&bufqspin);
1676
1677         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1678             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1679                 bufcountwakeup();
1680         }
1681
1682         /*
1683          * Something we can maybe free or reuse.
1684          */
1685         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1686                 bufspacewakeup();
1687
1688         /*
1689          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1690          * buffer is actively locked.
1691          */
1692         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1693         dsched_exit_buf(bp);
1694         BUF_UNLOCK(bp);
1695 }
1696
1697 /*
1698  * vfs_vmio_release:
1699  *
1700  *      Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system
1701  *      if possible.  The pages are freed if they are no longer valid or
1702  *      attempt to free if it was used for direct I/O otherwise they are
1703  *      sent to the page cache.
1704  *
1705  *      Pages that were marked busy are left alone and skipped.
1706  *
1707  *      The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1708  *      this function.
1709  */
1710 static void
1711 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1712 {
1713         int i;
1714         vm_page_t m;
1715
1716         lwkt_gettoken(&vm_token);
1717         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1718                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1719                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1720
1721                 /*
1722                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1723                  * even if it is backed by a block device.
1724                  */
1725                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1726                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1727
1728                 /*
1729                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1730                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1731                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1732                  * bp tracks the act_count.
1733                  *
1734                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1735                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1736                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1737                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1738                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1739                  */
1740                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1741                         vm_page_unwire(m, 0);
1742                 else
1743                         vm_page_unwire(m, 1);
1744
1745                 /*
1746                  * We don't mess with busy pages, it is
1747                  * the responsibility of the process that
1748                  * busied the pages to deal with them.
1749                  */
1750                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0))
1751                         continue;
1752                         
1753                 if (m->wire_count == 0) {
1754                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1755                         /*
1756                          * Might as well free the page if we can and it has
1757                          * no valid data.  We also free the page if the
1758                          * buffer was used for direct I/O.
1759                          */
1760 #if 0
1761                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1762                                         m->hold_count == 0) {
1763                                 vm_page_busy(m);
1764                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1765                                 vm_page_free(m);
1766                         } else
1767 #endif
1768                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1769                                 vm_page_try_to_free(m);
1770                         } else if (vm_page_count_severe()) {
1771                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1772                                 vm_page_try_to_cache(m);
1773                         } else {
1774                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1775                         }
1776                 }
1777         }
1778         lwkt_reltoken(&vm_token);
1779
1780         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1781                      bp->b_xio.xio_npages);
1782         if (bp->b_bufsize) {
1783                 bufspacewakeup();
1784                 bp->b_bufsize = 0;
1785         }
1786         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1787         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1788         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1789         if (bp->b_vp)
1790                 brelvp(bp);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * vfs_bio_awrite:
1795  *
1796  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1797  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1798  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1799  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1800  *
1801  *      The buffer is locked on call.
1802  */
1803 int
1804 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1805 {
1806         int i;
1807         int j;
1808         off_t loffset = bp->b_loffset;
1809         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1810         int nbytes;
1811         struct buf *bpa;
1812         int nwritten;
1813         int size;
1814
1815         /*
1816          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1817          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1818          * rather then at the beginning.
1819          *
1820          * NOTE: b_bio1 contains the logical loffset and is aliased
1821          * to b_loffset.  b_bio2 contains the translated block number.
1822          */
1823         if ((vp->v_type == VREG) && 
1824             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1825             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1826
1827                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1828
1829                 for (i = size; i < MAXPHYS; i += size) {
1830                         if ((bpa = findblk(vp, loffset + i, FINDBLK_TEST)) &&
1831                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1832                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1833                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1834                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1835                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1836                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1837                                      bp->b_bio2.bio_offset + i))
1838                                         break;
1839                         } else {
1840                                 break;
1841                         }
1842                 }
1843                 for (j = size; i + j <= MAXPHYS && j <= loffset; j += size) {
1844                         if ((bpa = findblk(vp, loffset - j, FINDBLK_TEST)) &&
1845                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1846                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1847                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1848                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1849                                 if ((bpa->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) ||
1850                                     (bpa->b_bio2.bio_offset !=
1851                                      bp->b_bio2.bio_offset - j))
1852                                         break;
1853                         } else {
1854                                 break;
1855                         }
1856                 }
1857                 j -= size;
1858                 nbytes = (i + j);
1859
1860                 /*
1861                  * this is a possible cluster write
1862                  */
1863                 if (nbytes != size) {
1864                         BUF_UNLOCK(bp);
1865                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size,
1866                                                   loffset - j, nbytes);
1867                         return nwritten;
1868                 }
1869         }
1870
1871         /*
1872          * default (old) behavior, writing out only one block
1873          *
1874          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1875          */
1876         nwritten = bp->b_bufsize;
1877         bremfree(bp);
1878         bawrite(bp);
1879
1880         return nwritten;
1881 }
1882
1883 /*
1884  * getnewbuf:
1885  *
1886  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1887  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1888  *
1889  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1890  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1891  *
1892  *      We block if:
1893  *              We have insufficient buffer headers
1894  *              We have insufficient buffer space
1895  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1896  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1897  *
1898  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1899  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1900  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1901  *
1902  * MPALMOSTSAFE
1903  */
1904 static struct buf *
1905 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
1906 {
1907         struct buf *bp;
1908         struct buf *nbp;
1909         int defrag = 0;
1910         int nqindex;
1911         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
1912         static int flushingbufs;
1913
1914         /*
1915          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1916          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1917          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1918          * async I/O rather then sync I/O.
1919          */
1920         
1921         ++getnewbufcalls;
1922         --getnewbufrestarts;
1923 restart:
1924         ++getnewbufrestarts;
1925
1926         /*
1927          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1928          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1929          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1930          * dip into our reserves.
1931          *
1932          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1933          *
1934          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1935          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1936          * where we cannot backup.
1937          */
1938         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1939         spin_lock(&bufqspin);
1940         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
1941
1942         if (nbp == NULL) {
1943                 /*
1944                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1945                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1946                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1947                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1948                  */
1949                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1950                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
1951                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
1952                 }
1953
1954                 /*
1955                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1956                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1957                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1958                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1959                  */
1960                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1961                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1962                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
1963                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
1964                 }
1965         }
1966
1967         /*
1968          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1969          * depending.
1970          *
1971          * WARNING!  bufqspin is held!
1972          */
1973         while ((bp = nbp) != NULL) {
1974                 int qindex = nqindex;
1975
1976                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1977
1978                 /*
1979                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
1980                  * cycles through the queue twice before being selected.
1981                  */
1982                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
1983                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
1984                         bp->b_flags |= B_AGE;
1985                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
1986                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
1987                         continue;
1988                 }
1989
1990                 /*
1991                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1992                  * or do other fancy things ).
1993                  */
1994                 if (nbp == NULL) {
1995                         switch(qindex) {
1996                         case BQUEUE_EMPTY:
1997                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1998                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
1999                                         break;
2000                                 /* fall through */
2001                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
2002                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2003                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
2004                                         break;
2005                                 /* fall through */
2006                         case BQUEUE_CLEAN:
2007                                 /*
2008                                  * nbp is NULL. 
2009                                  */
2010                                 break;
2011                         }
2012                 }
2013
2014                 /*
2015                  * Sanity Checks
2016                  */
2017                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2018
2019                 /*
2020                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2021                  * buffers.
2022                  */
2023                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2024                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2025
2026                 /*
2027                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2028                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2029                  * is also performed after we lock the buffer.
2030                  */
2031                 if (bp->b_refs)
2032                         continue;
2033
2034                 /*
2035                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2036                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2037                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2038                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2039                  */
2040                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2041                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2042                         continue;
2043                 }
2044
2045                 /*
2046                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2047                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2048                  * on the clean list must be disassociated from their 
2049                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2050                  * already been disassociated.
2051                  */
2052
2053                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2054                         spin_unlock(&bufqspin);
2055                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2056                         goto restart;
2057                 }
2058                 if (bp->b_qindex != qindex) {
2059                         spin_unlock(&bufqspin);
2060                         kprintf("getnewbuf: warning, BUF_LOCK blocked "
2061                                 "unexpectedly on buf %p index %d->%d, "
2062                                 "race corrected\n",
2063                                 bp, qindex, bp->b_qindex);
2064                         BUF_UNLOCK(bp);
2065                         goto restart;
2066                 }
2067                 bremfree_locked(bp);
2068                 spin_unlock(&bufqspin);
2069
2070                 /*
2071                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2072                  * vnode.
2073                  *
2074                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2075                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2076                  * responsible for releasing the buffer.
2077                  *
2078                  * NOTE: bufqspin is UNLOCKED now.
2079                  */
2080                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2081                         buf_deallocate(bp);
2082                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2083                                 bqrelse(bp);
2084                                 goto restart;
2085                         }
2086                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2087                 }
2088
2089                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2090                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2091                                 vfs_vmio_release(bp);
2092                         if (bp->b_vp)
2093                                 brelvp(bp);
2094                 }
2095
2096                 /*
2097                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2098                  * the scan from this point on.
2099                  *
2100                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2101                  * valid after this operation.
2102                  */
2103
2104                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d unexpectededly still associated!", bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2105                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2106
2107                 /*
2108                  * critical section protection is not required when
2109                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2110                  * wired.
2111                  */
2112                 if (bp->b_bufsize)
2113                         allocbuf(bp, 0);
2114
2115                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2116                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2117                 bp->b_vp = NULL;
2118                 bp->b_error = 0;
2119                 bp->b_resid = 0;
2120                 bp->b_bcount = 0;
2121                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2122                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2123                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2124                 reinitbufbio(bp);
2125                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2126                 buf_dep_init(bp);
2127                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2128                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2129
2130                 /*
2131                  * If we are defragging then free the buffer.
2132                  */
2133                 if (defrag) {
2134                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2135                         bfreekva(bp);
2136                         brelse(bp);
2137                         defrag = 0;
2138                         goto restart;
2139                 }
2140
2141                 /*
2142                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2143                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2144                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2145                  */
2146                 if (bufspace >= hibufspace)
2147                         flushingbufs = 1;
2148                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2149                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2150                         bfreekva(bp);
2151                         brelse(bp);
2152                         goto restart;
2153                 }
2154                 if (bufspace < lobufspace)
2155                         flushingbufs = 0;
2156
2157                 /*
2158                  * The brelvp() above interlocked the buffer, test b_refs
2159                  * to determine if the buffer can be reused.  b_refs
2160                  * interlocks lookup/blocking-lock operations and allowing
2161                  * buffer reuse can create deadlocks depending on what
2162                  * (vp,loffset) is assigned to the reused buffer (see getblk).
2163                  */
2164                 if (bp->b_refs) {
2165                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2166                         bfreekva(bp);
2167                         brelse(bp);
2168                         goto restart;
2169                 }
2170
2171                 break;
2172                 /* NOT REACHED, bufqspin not held */
2173         }
2174
2175         /*
2176          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2177          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2178          *
2179          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2180          *
2181          * NOTE: bufqspin is held if bp is NULL, else it is not held.
2182          */
2183         if (bp == NULL) {
2184                 int flags;
2185                 char *waitmsg;
2186
2187                 spin_unlock(&bufqspin);
2188                 if (defrag) {
2189                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2190                         waitmsg = "nbufkv";
2191                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2192                         waitmsg = "nbufbs";
2193                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2194                 } else {
2195                         waitmsg = "newbuf";
2196                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2197                 }
2198
2199                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2200                 spin_lock(&bufcspin);
2201                 needsbuffer |= flags;
2202                 while (needsbuffer & flags) {
2203                         if (ssleep(&needsbuffer, &bufcspin,
2204                                    slpflags, waitmsg, slptimeo)) {
2205                                 spin_unlock(&bufcspin);
2206                                 return (NULL);
2207                         }
2208                 }
2209                 spin_unlock(&bufcspin);
2210         } else {
2211                 /*
2212                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2213                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2214                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2215                  * BKVASIZE chunks.
2216                  *
2217                  * (bufqspin is not held)
2218                  */
2219                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2220
2221                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2222                         vm_offset_t addr = 0;
2223                         int count;
2224
2225                         bfreekva(bp);
2226
2227                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2228                         vm_map_lock(&buffer_map);
2229
2230                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2231                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2232                                     maxsize, 0, &addr)) {
2233                                 /*
2234                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2235                                  * must defragment the map.
2236                                  */
2237                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2238                                 vm_map_entry_release(count);
2239                                 ++bufdefragcnt;
2240                                 defrag = 1;
2241                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2242                                 brelse(bp);
2243                                 goto restart;
2244                         }
2245                         if (addr) {
2246                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2247                                         NULL, 0,
2248                                         addr, addr + maxsize,
2249                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2250                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2251                                         MAP_NOFAULT);
2252
2253                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2254                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2255                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2256                                 ++bufreusecnt;
2257                         }
2258                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2259                         vm_map_entry_release(count);
2260                 }
2261                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2262         }
2263         return(bp);
2264 }
2265
2266 /*
2267  * This routine is called in an emergency to recover VM pages from the
2268  * buffer cache by cashing in clean buffers.  The idea is to recover
2269  * enough pages to be able to satisfy a stuck bio_page_alloc().
2270  *
2271  * MPSAFE
2272  */
2273 static int
2274 recoverbufpages(void)
2275 {
2276         struct buf *bp;
2277         int bytes = 0;
2278
2279         ++recoverbufcalls;
2280
2281         spin_lock(&bufqspin);
2282         while (bytes < MAXBSIZE) {
2283                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2284                 if (bp == NULL)
2285                         break;
2286
2287                 /*
2288                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2289                  * cycles through the queue twice before being selected.
2290                  */
2291                 if ((bp->b_flags & B_AGE) == 0 && TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) {
2292                         bp->b_flags |= B_AGE;
2293                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
2294                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN],
2295                                           bp, b_freelist);
2296                         continue;
2297                 }
2298
2299                 /*
2300                  * Sanity Checks
2301                  */
2302                 KKASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_CLEAN);
2303                 KKASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0);
2304
2305                 /*
2306                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.
2307                  *
2308                  * Buffers on the clean list must be disassociated from
2309                  * their current vnode
2310                  */
2311
2312                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2313                         kprintf("recoverbufpages: warning, locked buf %p, "
2314                                 "race corrected\n",
2315                                 bp);
2316                         ssleep(&bd_request, &bufqspin, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2317                         continue;
2318                 }
2319                 if (bp->b_qindex != BQUEUE_CLEAN) {
2320                         kprintf("recoverbufpages: warning, BUF_LOCK blocked "
2321                                 "unexpectedly on buf %p index %d, race "
2322                                 "corrected\n",
2323                                 bp, bp->b_qindex);
2324                         BUF_UNLOCK(bp);
2325                         continue;
2326                 }
2327                 bremfree_locked(bp);
2328                 spin_unlock(&bufqspin);
2329
2330                 /*
2331                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2332                  * vnode.
2333                  *
2334                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2335                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2336                  * responsible for releasing the buffer.
2337                  */
2338                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2339                         buf_deallocate(bp);
2340                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2341                                 bqrelse(bp);
2342                                 spin_lock(&bufqspin);
2343                                 continue;
2344                         }
2345                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2346                 }
2347
2348                 bytes += bp->b_bufsize;
2349
2350                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2351                         bp->b_flags |= B_DIRECT;    /* try to free pages */
2352                         vfs_vmio_release(bp);
2353                 }
2354                 if (bp->b_vp)
2355                         brelvp(bp);
2356
2357                 KKASSERT(bp->b_vp == NULL);
2358                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2359
2360                 /*
2361                  * critical section protection is not required when
2362                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2363                  * wired.
2364                  */
2365                 if (bp->b_bufsize)
2366                         allocbuf(bp, 0);
2367
2368                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2369                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2370                 bp->b_vp = NULL;
2371                 bp->b_error = 0;
2372                 bp->b_resid = 0;
2373                 bp->b_bcount = 0;
2374                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2375                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2376                 reinitbufbio(bp);
2377                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2378                 buf_dep_init(bp);
2379                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2380                 /* bfreekva(bp); */
2381                 brelse(bp);
2382                 spin_lock(&bufqspin);
2383         }
2384         spin_unlock(&bufqspin);
2385         return(bytes);
2386 }
2387
2388 /*
2389  * buf_daemon:
2390  *
2391  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2392  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2393  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2394  *
2395  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2396  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2397  *      waiting at the mid-point.
2398  */
2399
2400 static struct kproc_desc buf_kp = {
2401         "bufdaemon",
2402         buf_daemon,
2403         &bufdaemon_td
2404 };
2405 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2406         kproc_start, &buf_kp)
2407
2408 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2409         "bufdaemon_hw",
2410         buf_daemon_hw,
2411         &bufdaemonhw_td
2412 };
2413 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2414         kproc_start, &bufhw_kp)
2415
2416 /*
2417  * MPSAFE thread
2418  */
2419 static void
2420 buf_daemon(void)
2421 {
2422         int limit;
2423
2424         /*
2425          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2426          */
2427         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2428                               bufdaemon_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2429         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2430
2431         /*
2432          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2433          */
2434         for (;;) {
2435                 kproc_suspend_loop();
2436
2437                 /*
2438                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2439                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2440                  *
2441                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2442                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2443                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2444                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2445                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2446                  *
2447                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2448                  * but because we split the operation into two threads we
2449                  * have to cut it in half for each thread.
2450                  */
2451                 waitrunningbufspace();
2452                 limit = lodirtybufspace / 2;
2453                 while (runningbufspace + dirtybufspace > limit ||
2454                        dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2455                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY) == 0)
2456                                 break;
2457                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2458                                 continue;
2459                         waitrunningbufspace();
2460                 }
2461
2462                 /*
2463                  * We reached our low water mark, reset the
2464                  * request and sleep until we are needed again.
2465                  * The sleep is just so the suspend code works.
2466                  */
2467                 spin_lock(&bufcspin);
2468                 if (bd_request == 0)
2469                         ssleep(&bd_request, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2470                 bd_request = 0;
2471                 spin_unlock(&bufcspin);
2472         }
2473 }
2474
2475 /*
2476  * MPSAFE thread
2477  */
2478 static void
2479 buf_daemon_hw(void)
2480 {
2481         int limit;
2482
2483         /*
2484          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2485          */
2486         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2487                               bufdaemonhw_td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2488         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2489
2490         /*
2491          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2492          */
2493         for (;;) {
2494                 kproc_suspend_loop();
2495
2496                 /*
2497                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2498                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2499                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2500                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2501                  *
2502                  * Once we decide to flush push the queued I/O up to
2503                  * hirunningspace in order to trigger bursting by the bioq
2504                  * subsystem.
2505                  *
2506                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2507                  * but because we split the operation into two threads we
2508                  * have to cut it in half for each thread.
2509                  */
2510                 waitrunningbufspace();
2511                 limit = lodirtybufspace / 2;
2512                 while (runningbufspace + dirtybufspacehw > limit ||
2513                        dirtybufcounthw >= nbuf / 2) {
2514                         if (flushbufqueues(BQUEUE_DIRTY_HW) == 0)
2515                                 break;
2516                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2517                                 continue;
2518                         waitrunningbufspace();
2519                 }
2520
2521                 /*
2522                  * We reached our low water mark, reset the
2523                  * request and sleep until we are needed again.
2524                  * The sleep is just so the suspend code works.
2525                  */
2526                 spin_lock(&bufcspin);
2527                 if (bd_request_hw == 0)
2528                         ssleep(&bd_request_hw, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2529                 bd_request_hw = 0;
2530                 spin_unlock(&bufcspin);
2531         }
2532 }
2533
2534 /*
2535  * flushbufqueues:
2536  *
2537  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2538  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2539  *      particularly sensitive to.
2540  *
2541  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2542  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2543  *      due to the write load on the machine.
2544  *
2545  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2546  *      can mess with its contents.  bufqspin isn't enough.
2547  */
2548 static int
2549 flushbufqueues(bufq_type_t q)
2550 {
2551         struct buf *bp;
2552         int r = 0;
2553         int spun;
2554
2555         spin_lock(&bufqspin);
2556         spun = 1;
2557
2558         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2559         while (bp) {
2560                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2561                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2562                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2563                         continue;
2564                 }
2565                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2566                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2567                         continue;
2568                 }
2569                 KKASSERT(bp->b_qindex == q);
2570
2571                 /*
2572                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2573                  * the buffer.
2574                  */
2575                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2576                         BUF_UNLOCK(bp);
2577                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2578                         continue;
2579                 }
2580
2581                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2582                         _bremfree(bp);
2583                         spin_unlock(&bufqspin);
2584                         spun = 0;
2585                         brelse(bp);
2586                         ++r;
2587                         break;
2588                 }
2589
2590                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2591                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2592                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2593                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2594                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2595                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2596                         BUF_UNLOCK(bp);
2597                         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2598                         continue;
2599                 }
2600
2601                 /*
2602                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2603                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2604                  *
2605                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2606                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2607                  *
2608                  * NOTE: buf_checkwrite is MPSAFE.
2609                  */
2610                 spin_unlock(&bufqspin);
2611                 spun = 0;
2612
2613                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2614                         bremfree(bp);
2615                         brelse(bp);
2616                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2617                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2618                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2619                         vfs_bio_awrite(bp);
2620                 } else {
2621                         bp->b_flags |= B_AGE;
2622                         vfs_bio_awrite(bp);
2623                 }
2624                 ++r;
2625                 break;
2626         }
2627         if (spun)
2628                 spin_unlock(&bufqspin);
2629         return (r);
2630 }
2631
2632 /*
2633  * inmem:
2634  *
2635  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2636  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2637  *      the data.
2638  *
2639  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2640  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2641  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2642  */
2643 int
2644 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2645 {
2646         vm_object_t obj;
2647         vm_offset_t toff, tinc, size;
2648         vm_page_t m;
2649
2650         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2651                 return 1;
2652         if (vp->v_mount == NULL)
2653                 return 0;
2654         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2655                 return 0;
2656
2657         size = PAGE_SIZE;
2658         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2659                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2660
2661         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2662                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2663                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2664                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2665                 if (m == NULL)
2666                         return 0;
2667                 tinc = size;
2668                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2669                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2670                 if (vm_page_is_valid(m,
2671                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2672                         return 0;
2673         }
2674         return 1;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * findblk:
2679  *
2680  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2681  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2682  *
2683  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2684  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2685  *      and possibly do other stuff to it.
2686  *
2687  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2688  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2689  *                        the desired buffer after locking.
2690  *
2691  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2692  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2693  *                        buffer exists.
2694  *
2695  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents reuse
2696  *                        by getnewbuf() but does not prevent disassociation
2697  *                        while we are locked.  Used to avoid deadlocks
2698  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2699  *
2700  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2701  *
2702  * MPSAFE
2703  */
2704 struct buf *
2705 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2706 {
2707         struct buf *bp;
2708         int lkflags;
2709
2710         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2711         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2712                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2713
2714         for (;;) {
2715                 /*
2716                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2717                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2718                  */
2719                 lwkt_gettoken(&vp->v_token);
2720                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2721                 if (bp == NULL) {
2722                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2723                         return(NULL);
2724                 }
2725                 atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
2726                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2727
2728                 /*
2729                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2730                  */
2731                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2732                         break;
2733
2734                 /*
2735                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2736                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2737                  */
2738                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2739                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2740                         /* bp = NULL; not needed */
2741                         return(NULL);
2742                 }
2743
2744                 /*
2745                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2746                  * returned.
2747                  */
2748                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2749                         break;
2750                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2751                 BUF_UNLOCK(bp);
2752         }
2753
2754         /*
2755          * Success
2756          */
2757         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2758                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2759         return(bp);
2760 }
2761
2762 void
2763 unrefblk(struct buf *bp)
2764 {
2765         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2766 }
2767
2768 /*
2769  * getcacheblk:
2770  *
2771  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2772  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2773  *      is returned.
2774  *
2775  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2776  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2777  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2778  */
2779 struct buf *
2780 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset)
2781 {
2782         struct buf *bp;
2783
2784         bp = findblk(vp, loffset, 0);
2785         if (bp) {
2786                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) == B_CACHE) {
2787                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2788                         bremfree(bp);
2789                 } else {
2790                         BUF_UNLOCK(bp);
2791                         bp = NULL;
2792                 }
2793         }
2794         return (bp);
2795 }
2796
2797 /*
2798  * getblk:
2799  *
2800  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2801  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2802  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2803  *
2804  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2805  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2806  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2807  *      without doing any of those things the system will likely believe
2808  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2809  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2810  *
2811  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2812  *      an existing buffer.
2813  *
2814  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2815  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2816  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2817  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2818  *
2819  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2820  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2821  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2822  *      backing VM.
2823  *
2824  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2825  *      B_CACHE bit is clear.
2826  *      
2827  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2828  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2829  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2830  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2831  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2832  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2833  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2834  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2835  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2836  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2837  *
2838  *      getblk flags:
2839  *
2840  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2841  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2842  *
2843  * MPALMOSTSAFE
2844  */
2845 struct buf *
2846 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2847 {
2848         struct buf *bp;
2849         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2850         int error;
2851         int lkflags;
2852
2853         if (size > MAXBSIZE)
2854                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2855         if (vp->v_object == NULL)
2856                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2857
2858 loop:
2859         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2860                 /*
2861                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2862                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2863                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2864                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2865                  *
2866                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2867                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2868                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2869                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2870                  * on a random (vp,loffset).
2871                  */
2872                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2873                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
2874                                 unrefblk(bp);
2875                                 return(NULL);
2876                         }
2877                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2878                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
2879                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2880                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
2881                         if (error) {
2882                                 unrefblk(bp);
2883                                 if (error == ENOLCK)
2884                                         goto loop;
2885                                 return (NULL);
2886                         }
2887                         /* buffer may have changed on us */
2888                 }
2889                 unrefblk(bp);
2890
2891                 /*
2892                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2893                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
2894                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
2895                  * as well.
2896                  */
2897                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
2898                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
2899                                 "was recycled\n",
2900                                 bp, vp, (long long)loffset);
2901                         BUF_UNLOCK(bp);
2902                         goto loop;
2903                 }
2904
2905                 /*
2906                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
2907                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
2908                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
2909                  */
2910                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
2911                         BUF_UNLOCK(bp);
2912                         return(NULL);
2913                 }
2914
2915                 /*
2916                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
2917                  */
2918                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
2919                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
2920                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2921
2922                 /*
2923                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
2924                  * block number translation.
2925                  */
2926                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
2927                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
2928                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
2929                                 bp, vp, (long long)loffset);
2930                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
2931                 }
2932
2933                 /*
2934                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2935                  * invalid.
2936                  */
2937                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2938                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2939                 bremfree(bp);
2940
2941                 /*
2942                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
2943                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
2944                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
2945                  *
2946                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
2947                  * Other types of buffers are simply released and
2948                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
2949                  * pages (but not marked B_DELWRI).
2950                  *
2951                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
2952                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
2953                  * no longer represent the actual EOF point), so we
2954                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
2955                  */
2956                 if (size != bp->b_bcount) {
2957                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2958                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2959                                 bwrite(bp);
2960                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
2961                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2962                                 bwrite(bp);
2963                         } else {
2964                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2965                                 brelse(bp);
2966                         }
2967                         goto loop;
2968                 }
2969                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
2970                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
2971                         ("getblk: no buffer offset"));
2972
2973                 /*
2974                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2975                  * be committed before we can return the buffer in
2976                  * order to prevent the caller from issuing a read
2977                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2978                  * it.
2979                  *
2980                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2981                  * operate properly either because they assume they
2982                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2983                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
2984                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2985                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2986                  * preventing further loops.
2987                  *
2988                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2989                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2990                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2991                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2992                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2993                  * after the write.
2994                  *
2995                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
2996                  *     I'm not even sure this state is still possible
2997                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
2998                  *     on size changes.
2999                  *
3000                  * We might be able to do something fancy, like setting
3001                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3002                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3003                  * confusing.  This is much easier.
3004                  */
3005
3006                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3007                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3008                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3009                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3010                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3011                         bwrite(bp);
3012                         goto loop;
3013                 }
3014         } else {
3015                 /*
3016                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3017                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3018                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3019                  *
3020                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3021                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3022                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3023                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3024                  * the block size.  
3025                  *
3026                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3027                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3028                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3029                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3030                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3031                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3032                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3033                  * directory vnode is not a special case.
3034                  */
3035                 int bsize, maxsize;
3036
3037                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3038                         bsize = DEV_BSIZE;
3039                 else if (vp->v_mount)
3040                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3041                 else
3042                         bsize = size;
3043
3044                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3045                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3046
3047                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3048                 if (bp == NULL) {
3049                         if (slpflags || slptimeo)
3050                                 return NULL;
3051                         goto loop;
3052                 }
3053
3054                 /*
3055                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3056                  * be found by findblk().
3057                  *
3058                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3059                  * bp will not be associated with the vnode.
3060                  *
3061                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3062                  */
3063                 bp->b_loffset = loffset;
3064                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3065                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3066
3067                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3068                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3069                         brelse(bp);
3070                         goto loop;
3071                 }
3072
3073                 /*
3074                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3075                  */
3076                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3077                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3078                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3079
3080                 allocbuf(bp, size);
3081         }
3082         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3083         return (bp);
3084 }
3085
3086 /*
3087  * regetblk(bp)
3088  *
3089  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3090  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3091  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3092  *
3093  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3094  * non-empty.
3095  *
3096  * MPSAFE
3097  */
3098 void
3099 regetblk(struct buf *bp)
3100 {
3101         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3102         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3103         bremfree(bp);
3104 }
3105
3106 /*
3107  * geteblk:
3108  *
3109  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3110  *      initially set to B_INVAL.
3111  *
3112  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3113  *      call because races are impossible here.
3114  *
3115  * MPALMOSTSAFE
3116  */
3117 struct buf *
3118 geteblk(int size)
3119 {
3120         struct buf *bp;
3121         int maxsize;
3122
3123         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3124
3125         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0)
3126                 ;
3127         allocbuf(bp, size);
3128         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3129         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3130         return (bp);
3131 }
3132
3133
3134 /*
3135  * allocbuf:
3136  *
3137  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3138  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3139  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3140  *      resize a buffer up or down.
3141  *
3142  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3143  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3144  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3145  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3146  *      data.
3147  *
3148  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3149  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3150  *
3151  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3152  *      must own the buffer.
3153  *
3154  * MPSAFE
3155  */
3156 int
3157 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3158 {
3159         int newbsize, mbsize;
3160         int i;
3161
3162         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3163                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3164
3165         if (bp->b_kvasize < size)
3166                 panic("allocbuf: buffer too small");
3167
3168         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3169                 caddr_t origbuf;
3170                 int origbufsize;
3171                 /*
3172                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3173                  * mess with B_CACHE.
3174                  */
3175                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3176                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3177                         newbsize = mbsize;
3178                 else
3179                         newbsize = round_page(size);
3180
3181                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3182                         /*
3183                          * Malloced buffers are not shrunk
3184                          */
3185                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3186                                 if (newbsize) {
3187                                         bp->b_bcount = size;
3188                                 } else {
3189                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3190                                         if (bp->b_bufsize) {
3191                                                 atomic_subtract_int(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3192                                                 bufspacewakeup();
3193                                                 bp->b_bufsize = 0;
3194                                         }
3195                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3196                                         bp->b_bcount = 0;
3197                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3198                                 }
3199                                 return 1;
3200                         }               
3201                         vm_hold_free_pages(
3202                             bp,
3203                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3204                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3205                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3206                         /*
3207                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3208                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3209                          * grows.
3210                          */
3211                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3212                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3213                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3214
3215                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3216                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3217                                 bp->b_bcount = size;
3218                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3219                                 atomic_add_int(&bufmallocspace, mbsize);
3220                                 return 1;
3221                         }
3222                         origbuf = NULL;
3223                         origbufsize = 0;
3224                         /*
3225                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3226                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3227                          * scheme.
3228                          */
3229                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3230                                 origbuf = bp->b_data;
3231                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3232                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3233                                 if (bp->b_bufsize) {
3234                                         atomic_subtract_int(&bufmallocspace,
3235                                                             bp->b_bufsize);
3236                                         bufspacewakeup();
3237                                         bp->b_bufsize = 0;
3238                                 }
3239                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3240                                 newbsize = round_page(newbsize);
3241                         }
3242                         vm_hold_load_pages(
3243                             bp,
3244                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3245                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3246                         if (origbuf) {
3247                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3248                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3249                         }
3250                 }
3251         } else {
3252                 vm_page_t m;
3253                 int desiredpages;
3254
3255                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3256                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3257                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3258                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3259
3260                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3261                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3262                 /*
3263                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3264                  * 0-length.
3265                  */
3266                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3267                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3268
3269                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3270                         /*
3271                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3272                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3273                          * if we have to remove any pages.
3274                          */
3275                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3276                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3277                                         /*
3278                                          * the page is not freed here -- it
3279                                          * is the responsibility of 
3280                                          * vnode_pager_setsize
3281                                          */
3282                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3283                                         KASSERT(m != bogus_page,
3284                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3285                                         while (vm_page_sleep_busy(m, TRUE, "biodep"))
3286                                                 ;
3287
3288                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3289                                         vm_page_unwire(m, 0);
3290                                 }
3291                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3292                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3293                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3294                         }
3295                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3296                         /*
3297                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3298                          * byte-granular fashion.
3299                          */
3300                         struct vnode *vp;
3301                         vm_object_t obj;
3302                         vm_offset_t toff;
3303                         vm_offset_t tinc;
3304
3305                         /*
3306                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3307                          * allocating them if necessary.  We must clear
3308                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3309                          * range covered by the buffer.
3310                          *
3311                          * critical section protection is required to protect
3312                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3313                          * between our vm_page_lookup() and our
3314                          * busycheck/wiring call.
3315                          */
3316                         vp = bp->b_vp;
3317                         obj = vp->v_object;
3318
3319                         lwkt_gettoken(&vm_token);
3320                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3321                                 vm_page_t m;
3322                                 vm_pindex_t pi;
3323
3324                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + bp->b_xio.xio_npages;
3325                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
3326                                         /*
3327                                          * note: must allocate system pages
3328                                          * since blocking here could intefere
3329                                          * with paging I/O, no matter which
3330                                          * process we are.
3331                                          */
3332                                         m = bio_page_alloc(obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3333                                         if (m) {
3334                                                 vm_page_wire(m);
3335                                                 vm_page_wakeup(m);
3336                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3337                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3338                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3339                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3340                                         }
3341                                         continue;
3342                                 }
3343
3344                                 /*
3345                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
3346                                  * retry because it might have gotten freed out
3347                                  * from under us.
3348                                  *
3349                                  * We can only test PG_BUSY here.  Blocking on
3350                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3351                                  *
3352                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3353                                  *
3354                                  */
3355
3356                                 if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
3357                                         continue;
3358                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3359                                 vm_page_wire(m);
3360                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3361                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3362                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3363                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3364                         }
3365                         lwkt_reltoken(&vm_token);
3366
3367                         /*
3368                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3369                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3370                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3371                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3372                          * aligned range ( newbsize ).
3373                          *
3374                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3375                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3376                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3377                          * fails with NFS if the server or some other client
3378                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3379                          * B_CACHE may remain set! XXX
3380                          */
3381
3382                         toff = bp->b_bcount;
3383                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3384
3385                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3386                                 vm_pindex_t pi;
3387
3388                                 if (tinc > (size - toff))
3389                                         tinc = size - toff;
3390
3391                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3392                                     PAGE_SHIFT;
3393
3394                                 vfs_buf_test_cache(
3395                                     bp, 
3396                                     bp->b_loffset,
3397                                     toff, 
3398                                     tinc, 
3399                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3400                                 );
3401                                 toff += tinc;
3402                                 tinc = PAGE_SIZE;
3403                         }
3404
3405                         /*
3406                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3407                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3408                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3409                          */
3410
3411                         bp->b_data = (caddr_t)
3412                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3413                         pmap_qenter(
3414                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3415                             bp->b_xio.xio_pages, 
3416                             bp->b_xio.xio_npages
3417                         );
3418                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3419                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3420                 }
3421         }
3422
3423         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3424         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3425                 spin_lock(&bufcspin);
3426                 dirtybufspace += newbsize - bp->b_bufsize;
3427                 if (bp->b_flags & B_HEAVY)
3428                         dirtybufspacehw += newbsize - bp->b_bufsize;
3429                 spin_unlock(&bufcspin);
3430         }
3431         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3432                 bufspacewakeup();
3433         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3434         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3435         return 1;
3436 }
3437
3438 /*
3439  * biowait:
3440  *
3441  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3442  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3443  *      of biowait() calls may occur).
3444  *
3445  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3446  *      locked and will not have been brelse()'d.
3447  *
3448  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3449  *      likely still in progress on return.
3450  *
3451  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3452  *
3453  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3454  *
3455  * MPSAFE
3456  */
3457 static __inline int
3458 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3459 {
3460         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3461         u_int32_t flags;
3462         u_int32_t nflags;
3463         int error;
3464
3465         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3466         for (;;) {
3467                 flags = bio->bio_flags;
3468                 if (flags & BIO_DONE)
3469                         break;
3470                 tsleep_interlock(bio, 0);
3471                 nflags = flags | BIO_WANT;
3472                 tsleep_interlock(bio, 0);
3473                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3474                         if (wmesg)
3475                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3476                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3477                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3478                         else
3479                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3480                         if (error) {
3481                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3482                                 return (error);
3483                         }
3484                 }
3485         }
3486
3487         /*
3488          * Finish up.
3489          */
3490         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3491         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3492         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3493                 return (EINTR);
3494         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3495                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3496         return (0);
3497 }
3498
3499 int
3500 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3501 {
3502         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3503 }
3504
3505 int
3506 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3507 {
3508         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3509 }
3510
3511 /*
3512  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3513  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3514  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3515  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3516  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3517  * for those higher layers.
3518  */
3519 void
3520 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3521 {
3522         bio->bio_track = track;
3523         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3524                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3525         bio_track_ref(track);
3526 }
3527
3528 /*
3529  * Initiate I/O on a vnode.
3530  *
3531  * SWAPCACHE OPERATION:
3532  *
3533  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3534  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3535  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3536  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3537  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3538  *
3539  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3540  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3541  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3542  *      after translating the request to an underlying device.
3543  *
3544  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3545  *      underlying buffer cache buffers.
3546  *
3547  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3548  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3549  *      are.
3550  *
3551  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3552  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3553  *      the swap blocks.
3554  */
3555 void
3556 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3557 {
3558         struct bio_track *track;
3559         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3560
3561         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3562
3563         /*
3564          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3565          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3566          * actually occurred.
3567          */
3568         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3569
3570         /*
3571          * Handle the swap cache intercept.
3572          */
3573         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3574                 return;
3575
3576         /*
3577          * Otherwise do the operation through the filesystem
3578          */
3579         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3580                 track = &vp->v_track_read;
3581         else
3582                 track = &vp->v_track_write;
3583         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3584         bio->bio_track = track;
3585         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3586                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3587         bio_track_ref(track);
3588         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3589 }
3590
3591 int
3592 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3593 {
3594         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3595         struct bio *nbio;
3596         vm_object_t object;
3597         vm_page_t m;
3598         int i;
3599
3600         /*
3601          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3602          * the swap cache?
3603          */
3604         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3605             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3606             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3607              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3608             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3609             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3610                 return(0);
3611         }
3612
3613         /*
3614          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3615          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3616          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3617          */
3618         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3619                 object = vp->v_object;
3620         else
3621                 object = bp->b_vp->v_object;
3622
3623         /*
3624          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3625          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3626          */
3627         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3628                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3629                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3630                         break;
3631                 if (m == bogus_page)
3632                         break;
3633         }
3634
3635         /*
3636          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy()
3637          */
3638         if (i == bp->b_xio.xio_npages) {
3639                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3640                 nbio = push_bio(bio);
3641                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3642                 KKASSERT(m->object == object);
3643                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3644                 return(1);
3645         }
3646         return(0);
3647 }
3648
3649 /*
3650  * bpdone:
3651  *
3652  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3653  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3654  *      by biowait, elseit is typically 0.
3655  *
3656  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3657  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3658  *      assuming B_INVAL is clear.
3659  *
3660  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3661  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3662  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3663  *
3664  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3665  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3666  *      in the biodone routine.
3667  */
3668 void
3669 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3670 {
3671         buf_cmd_t cmd;
3672
3673         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3674                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3675         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3676                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
3677
3678         /*
3679          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3680          * with, now we clean up the buffer.
3681          */
3682         cmd = bp->b_cmd;
3683         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3684
3685         /*
3686          * Only reads and writes are processed past this point.
3687          */
3688         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3689                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3690                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3691                 if (elseit)
3692                         brelse(bp);
3693                 return;
3694         }
3695
3696         /*
3697          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3698          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3699          */
3700         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3701                 buf_complete(bp);       /* MPSAFE */
3702
3703         /*
3704          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3705          * was set.  Only applicable to normal buffers (with VPs).
3706          * vinum buffers may not have a vp.
3707          */
3708         if (cmd == BUF_CMD_WRITE &&
3709             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3710                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3711                 if (bp->b_vp)
3712                         bdirty(bp);
3713         }
3714
3715         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3716                 int i;
3717                 vm_ooffset_t foff;
3718                 vm_page_t m;
3719                 vm_object_t obj;
3720                 int iosize;
3721                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3722
3723                 obj = vp->v_object;
3724
3725 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3726                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3727                         panic("biodone: zero vnode hold count");
3728                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3729                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
3730 #endif
3731
3732                 foff = bp->b_loffset;
3733                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
3734                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
3735
3736 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3737                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3738                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3739                             obj->paging_in_progress, bp->b_xio.xio_npages);
3740                 }
3741 #endif
3742
3743                 /*
3744                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3745                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3746                  * routines.
3747                  */
3748                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3749                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3750                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3751                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3752                 }
3753
3754                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3755                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3756                         int bogusflag = 0;
3757                         int resid;
3758
3759                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3760                         if (resid > iosize)
3761                                 resid = iosize;
3762
3763                         /*
3764                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3765                          * the originals should still be wired, we don't have
3766                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3767                          * the VM object association.
3768                          */
3769                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3770                         if (m == bogus_page) {
3771                                 bogusflag = 1;
3772                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3773                                 if (m == NULL)
3774                                         panic("biodone: page disappeared");
3775                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3776                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3777                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3778                         }
3779 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3780                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3781                                 kprintf("biodone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3782                                         "mismatch\n",
3783                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3784                         }
3785 #endif
3786
3787                         /*
3788                          * In the write case, the valid and clean bits are
3789                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3790                          * only need to do this here in the read case.
3791                          */
3792                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3793                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3794                         }
3795                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3796
3797                         /*
3798                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3799                          * methods, this is the most common error that pops
3800                          * up.  if you see this, you have not set the page
3801                          * busy flag correctly!!!
3802                          */
3803                         if (m->busy == 0) {
3804                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
3805                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3806                                     "resid: %d, index: %d\n",
3807                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3808                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3809                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3810                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3811                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3812                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3813                                             (long long)bp->b_loffset,
3814                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3815                                 else
3816                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3817                                             (long long)bp->b_loffset,
3818                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3819                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
3820                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
3821                                 panic("biodone: page busy < 0");
3822                         }
3823                         vm_page_io_finish(m);
3824                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3825                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3826                         iosize -= resid;
3827                 }
3828                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3829                 if (obj)
3830                         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3831                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3832         }
3833
3834         /*
3835          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3836          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3837          * callbacks.
3838          */
3839         if (elseit) {
3840                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3841                         brelse(bp);
3842                 else
3843                         bqrelse(bp);
3844         }
3845 }
3846
3847 /*
3848  * Normal biodone.
3849  */
3850 void
3851 biodone(struct bio *bio)
3852 {
3853         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3854
3855         runningbufwakeup(bp);
3856
3857         /*
3858          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
3859          */
3860         while (bio) {
3861                 biodone_t *done_func;
3862                 struct bio_track *track;
3863
3864                 /*
3865                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
3866                  */
3867                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
3868                         bio_track_rel(track);
3869                         bio->bio_track = NULL;
3870                 }
3871
3872                 /*
3873                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
3874                  * will be responsible for any further chaining and/or
3875                  * buffer management.
3876                  *
3877                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
3878                  */
3879                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
3880                         bio->bio_done = NULL;
3881                         done_func(bio);
3882                         return;
3883                 }
3884                 bio = bio->bio_prev;
3885         }
3886
3887         /*
3888          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
3889          */
3890         bpdone(bp, 1);
3891 }
3892
3893 /*
3894  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
3895  *
3896  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
3897  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
3898  * for completion.
3899  */
3900 void
3901 biodone_sync(struct bio *bio)
3902 {
3903         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3904         int flags;
3905         int nflags;
3906
3907         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3908         bpdone(bp, 0);
3909
3910         for (;;) {
3911                 flags = bio->bio_flags;
3912                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
3913
3914                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3915                         if (flags & BIO_WANT)
3916                                 wakeup(bio);
3917                         break;
3918                 }
3919         }
3920 }
3921
3922 /*
3923  * vfs_unbusy_pages:
3924  *
3925  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
3926  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3927  *      consistant.
3928  */
3929 void
3930 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3931 {
3932         int i;
3933
3934         runningbufwakeup(bp);
3935
3936         lwkt_gettoken(&vm_token);
3937         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3938                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3939                 vm_object_t obj;
3940
3941                 obj = vp->v_object;
3942
3943                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3944                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3945
3946                         /*
3947                          * When restoring bogus changes the original pages
3948                          * should still be wired, so we are in no danger of
3949                          * losing the object association and do not need
3950                          * critical section protection particularly.
3951                          */
3952                         if (m == bogus_page) {
3953                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
3954                                 if (!m) {
3955                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
3956                                 }
3957                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3958                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3959                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3960                         }
3961                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3962                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3963                         vm_page_io_finish(m);
3964                 }
3965                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3966                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3967         }
3968         lwkt_reltoken(&vm_token);
3969 }
3970
3971 /*
3972  * vfs_busy_pages:
3973  *
3974  *      This routine is called before a device strategy routine.
3975  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
3976  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
3977  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
3978  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
3979  *      inconsistant.
3980  *
3981  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
3982  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
3983  *      and should be ignored.
3984  *
3985  * MPSAFE
3986  */
3987 void
3988 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
3989 {
3990         int i, bogus;
3991         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
3992
3993         /*
3994          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
3995          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
3996          * I/O when B_CACHE is 0).
3997          */
3998         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3999         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4000
4001         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4002                 vm_object_t obj;
4003
4004                 lwkt_gettoken(&vm_token);
4005
4006                 obj = vp->v_object;
4007                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4008                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4009
4010                 /*
4011                  * Loop until none of the pages are busy.
4012                  */
4013 retry:
4014                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4015                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4016
4017                         if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage"))
4018                                 goto retry;
4019                 }
4020
4021                 /*
4022                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4023                  * the next loop may block.
4024                  */
4025                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4026                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4027
4028                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4029                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4030                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4031                                 vm_page_io_start(m);
4032                         }
4033                 }
4034
4035                 /*
4036                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4037                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4038                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4039                  *
4040                  * In particular note that for writes we must incorporate
4041                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4042                  * dirty range.
4043                  *
4044                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4045                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4046                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4047                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4048                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4049                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4050                  * since it was mapped at one point.
4051                  */
4052                 bogus = 0;
4053                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4054                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4055
4056                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4057                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4058                                 /*
4059                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4060                                  * a write we must zero-fill any invalid
4061                                  * portions of the backing VM pages, mark
4062                                  * it valid and clear related dirty bits.
4063                                  *
4064                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4065                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4066                                  * range (after we've made the page RO).
4067                                  *
4068                                  * It is also expected that the pmap modified
4069                                  * bit has already been cleared by the
4070                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4071                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4072                                  * was also memory mapped (NFS).
4073                                  *
4074                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4075                                  * backing store as it is now stale.
4076                                  */
4077                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4078                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4079                                 swap_pager_unswapped(m);
4080                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4081                                 /*
4082                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4083                                  * read we must replace any dirty pages with
4084                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4085                                  * when filling gaps.
4086                                  *
4087                                  * To avoid testing whether the page is
4088                                  * dirty we instead test that the page was
4089                                  * at some point mapped (m->valid fully
4090                                  * valid) with the understanding that
4091                                  * this also covers the dirty case.
4092                                  */
4093                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4094                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4095                                 bogus++;
4096                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4097                                 /*
4098                                  * This case should not occur as partial
4099                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4100                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4101                                  * if the buffer is B_CACHE.
4102                                  */
4103                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4104                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4105                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4106                                         (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4107                                         i, m->valid, m->dirty);
4108                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4109                         } else {
4110                                 /*
4111                                  * The page is not valid and can be made
4112                                  * part of the read.
4113                                  */
4114                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4115                         }
4116                 }
4117                 if (bogus) {
4118                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4119                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4120                 }
4121                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4122         }
4123
4124         /*
4125          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4126          * for now.
4127          */
4128         if (lp != NULL) {
4129                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4130                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4131                 else
4132                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4133         }
4134 }
4135
4136 /*
4137  * vfs_clean_pages:
4138  *      
4139  *      Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4140  *      are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4141  *      going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4142  *
4143  *      Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
4144  *      just go ahead and clean through to b_bufsize.
4145  */
4146 static void
4147 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4148 {
4149         vm_page_t m;
4150         int i;
4151
4152         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4153                 return;
4154
4155         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4156                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4157
4158         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4159                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4160                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4161         }
4162 }
4163
4164 /*
4165  * vfs_clean_one_page:
4166  *
4167  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4168  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4169  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4170  *
4171  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4172  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4173  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4174  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4175  *      does not do it for us.
4176  *
4177  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4178  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4179  *      or before a write is initiated.
4180  */
4181 static void
4182 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4183 {
4184         int bcount;
4185         int xoff;
4186         int soff;
4187         int eoff;
4188
4189         /*
4190          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4191          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4192          */
4193         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4194         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4195
4196         if (pageno == 0) {
4197                 soff = xoff;
4198                 eoff = PAGE_SIZE;
4199         } else {
4200                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4201                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4202         }
4203         if (eoff > bcount)
4204                 eoff = bcount;
4205         if (soff >= eoff)
4206                 return;
4207
4208         /*
4209          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4210          *
4211          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4212          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4213          * caller has not taken into account the new dirty data.
4214          *
4215          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4216          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4217          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4218          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4219          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4220          * This also saves some console spam.
4221          *
4222          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4223          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4224          */
4225         vm_page_test_dirty(m);
4226         if (m->dirty) {
4227                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4228                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4229                         if (debug_commit)
4230                         kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4231                                 "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4232                                 " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4233                                 "doff/end %d %d\n",
4234                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4235                                 bp->b_flags, bp->b_cmd,
4236                                 m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4237                                 bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4238                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4239                         if (debug_commit)
4240                                 print_backtrace(-1);
4241                 }
4242                 /*
4243                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4244                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4245                  * of a page.
4246                  */
4247                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4248                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4249                         pmap_clear_modify(m);
4250                 }
4251                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4252                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4253                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4254                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4255         }
4256
4257         /*
4258          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4259          * Does not mess with the pmap modified bit.
4260          *
4261          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4262          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4263          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4264          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4265          *
4266          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4267          *           covers the same space as mapped writable pages the
4268          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4269          *           bits and still require a putpages from the VM system
4270          *           to finish it off.
4271          */
4272         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4273 }
4274
4275 /*
4276  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4277  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4278  */
4279 static void
4280 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4281 {
4282         int bcount;
4283         int xoff;
4284         int soff;
4285         int eoff;
4286
4287         /*
4288          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4289          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4290          */
4291         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4292         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4293
4294         if (pageno == 0) {
4295                 soff = xoff;
4296                 eoff = PAGE_SIZE;
4297         } else {
4298                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4299                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4300         }
4301         if (eoff > bcount)
4302                 eoff = bcount;
4303         if (soff >= eoff)
4304                 return;
4305         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4306 }
4307
4308 /*
4309  * vfs_bio_clrbuf:
4310  *
4311  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4312  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4313  *
4314  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4315  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4316  */
4317
4318 void
4319 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4320 {
4321         int i, mask = 0;
4322         caddr_t sa, ea;
4323         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4324                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4325                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4326                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4327                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4328                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4329                                 bp->b_resid = 0;
4330                                 return;
4331                         }
4332                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4333                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4334                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4335                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4336                                 bp->b_resid = 0;
4337                                 return;
4338                         }
4339                 }
4340                 sa = bp->b_data;
4341                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4342                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4343                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4344                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4345                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4346                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4347                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4348                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4349                                 continue;
4350                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4351                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4352                                         bzero(sa, ea - sa);
4353                                 }
4354                         } else {
4355                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4356                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4357                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4358                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4359                                 }
4360                         }
4361                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4362                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4363                 }
4364                 bp->b_resid = 0;
4365         } else {
4366                 clrbuf(bp);
4367         }
4368 }
4369
4370 /*
4371  * vm_hold_load_pages:
4372  *
4373  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4374  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4375  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4376  *      pages will be wired.
4377  *
4378  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4379  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4380  *
4381  * MPSAFE
4382  */
4383 void
4384 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4385 {
4386         vm_offset_t pg;
4387         vm_page_t p;
4388         int index;
4389
4390         to = round_page(to);
4391         from = round_page(from);
4392         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4393
4394         pg = from;
4395         while (pg < to) {
4396                 /*
4397                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4398                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4399                  * process we are.
4400                  */
4401                 p = bio_page_alloc(&kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4402                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4403                 if (p) {
4404                         vm_page_wire(p);
4405                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4406                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4407                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4408                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4409                         vm_page_wakeup(p);
4410
4411                         pg += PAGE_SIZE;
4412                         ++index;
4413                 }
4414         }
4415         bp->b_xio.xio_npages = index;
4416 }
4417
4418 /*
4419  * Allocate pages for a buffer cache buffer.
4420  *
4421  * Under extremely severe memory conditions even allocating out of the
4422  * system reserve can fail.  If this occurs we must allocate out of the
4423  * interrupt reserve to avoid a deadlock with the pageout daemon.
4424  *
4425  * The pageout daemon can run (putpages -> VOP_WRITE -> getblk -> allocbuf).
4426  * If the buffer cache's vm_page_alloc() fails a vm_wait() can deadlock
4427  * against the pageout daemon if pages are not freed from other sources.
4428  *
4429  * MPSAFE
4430  */
4431 static
4432 vm_page_t
4433 bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4434 {
4435         vm_page_t p;
4436
4437         /*
4438          * Try a normal allocation, allow use of system reserve.
4439          */
4440         lwkt_gettoken(&vm_token);
4441         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
4442         if (p) {
4443                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4444                 return(p);
4445         }
4446
4447         /*
4448          * The normal allocation failed and we clearly have a page
4449          * deficit.  Try to reclaim some clean VM pages directly
4450          * from the buffer cache.
4451          */
4452         vm_pageout_deficit += deficit;
4453         recoverbufpages();
4454
4455         /*
4456          * We may have blocked, the caller will know what to do if the
4457          * page now exists.
4458          */
4459         if (vm_page_lookup(obj, pg)) {
4460                 lwkt_reltoken(&vm_token);
4461                 return(NULL);
4462         }
4463
4464         /*
4465          * Allocate and allow use of the interrupt reserve.
4466          *
4467          * If after all that we still can't allocate a VM page we are
4468          * in real trouble, but we slog on anyway hoping that the system
4469          * won't deadlock.
4470          */
4471         p = vm_page_alloc(obj, pg, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
4472                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
4473         if (p) {
4474                 if (vm_page_count_severe()) {
4475                         kprintf("bio_page_alloc: WARNING emergency page "
4476                                 "allocation\n");
4477                         vm_wait(hz / 20);
4478                 }
4479         } else {
4480                 kprintf("bio_page_alloc: WARNING emergency page "
4481                         "allocation failed\n");
4482                 vm_wait(hz * 5);
4483         }
4484         lwkt_reltoken(&vm_token);
4485         return(p);
4486 }
4487
4488 /*
4489  * vm_hold_free_pages:
4490  *
4491  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4492  *
4493  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4494  *      be unmapped and un-wired.
4495  *
4496  * MPSAFE
4497  */
4498 void
4499 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4500 {
4501         vm_offset_t pg;
4502         vm_page_t p;
4503         int index, newnpages;
4504
4505         from = round_page(from);
4506         to = round_page(to);
4507         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4508         newnpages = index;
4509
4510         lwkt_gettoken(&vm_token);
4511         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4512                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4513                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4514                         if (p->busy) {
4515                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4516                                         "loffset: %lld\n",
4517                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4518                                         (long long)bp->b_loffset);
4519                         }
4520                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4521                         pmap_kremove(pg);
4522                         vm_page_busy(p);
4523                         vm_page_unwire(p, 0);
4524                         vm_page_free(p);
4525                 }
4526         }
4527         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4528         lwkt_reltoken(&vm_token);
4529 }
4530
4531 /*
4532  * vmapbuf:
4533  *
4534  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4535  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4536  *      initialized.
4537  */
4538 int
4539 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4540 {
4541         caddr_t addr;
4542         vm_offset_t va;
4543         vm_page_t m;
4544         int vmprot;
4545         int error;
4546         int pidx;
4547         int i;
4548
4549         /* 
4550          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4551          */
4552         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4553         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4554         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4555
4556         if (bytes < 0)
4557                 return (-1);
4558
4559         /*
4560          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4561          */
4562         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4563         pidx = 0;
4564
4565         vmprot = VM_PROT_READ;
4566         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4567                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4568
4569         while (addr < udata + bytes) {
4570                 /*
4571                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4572                  * when reading stuff off device into memory.
4573                  *
4574                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4575                  */
4576                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4577                 va = trunc_page(va);
4578
4579                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4580                 if (m == NULL) {
4581                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4582                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4583                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4584                         }
4585                         return(-1);
4586                 }
4587                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4588                 addr += PAGE_SIZE;
4589                 ++pidx;
4590         }
4591
4592         /*
4593          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4594          * the mapped data buffer.
4595          */
4596         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4597                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4598         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4599
4600         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4601         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4602         bp->b_bcount = bytes;
4603         bp->b_bufsize = bytes;
4604         return(0);
4605 }
4606
4607 /*
4608  * vunmapbuf:
4609  *
4610  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4611  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4612  */
4613 void
4614 vunmapbuf(struct buf *bp)
4615 {
4616         int pidx;
4617         int npages;
4618
4619         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4620
4621         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4622         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4623         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4624                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4625                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4626         }
4627         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4628         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4633  */
4634 int
4635 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4636 {
4637         int count = 0;
4638         int error;
4639         int n;
4640
4641         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4642                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4643                         count = error;
4644                         break;
4645                 }
4646                 count += error;
4647         }
4648         return (count);
4649 }
4650
4651 /*
4652  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4653  * completion to the master buffer.
4654  */
4655 static void
4656 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4657 {
4658         struct bio *mbio;
4659         struct buf *mbp, *bp;
4660         int error;
4661         int donebytes;
4662
4663         bp = bio->bio_buf;
4664         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4665         mbp = mbio->bio_buf;
4666
4667         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4668         KKASSERT(mbp != bp);
4669
4670         error = bp->b_error;
4671         if (bp->b_error == 0 &&
4672             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4673                 /*
4674                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4675                  * propagate these conditions to mbp.
4676                  */
4677                 error = EIO;
4678         }
4679
4680         donebytes = bp->b_bufsize;
4681
4682         relpbuf(bp, NULL);
4683         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error);
4684 }
4685
4686 void
4687 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error)
4688 {
4689         struct buf *mbp;
4690
4691         mbp = mbio->bio_buf;    
4692
4693         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4694
4695         /*
4696          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4697          *
4698          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4699          * use an atomic op to adjust b_flags.
4700          */
4701         if (error) {
4702                 mbp->b_error = error;
4703                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4704         }
4705
4706         /*
4707          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4708          * I/O if this was the last bit.
4709          */
4710         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4711                 mbp->b_resid = 0;
4712                 biodone(mbio);
4713         }
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4718  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4719  * it.
4720  */
4721 void
4722 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4723 {
4724         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4725 }
4726
4727 /*
4728  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4729  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4730  * transition to 0.
4731  */
4732 void
4733 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4734 {
4735         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4736
4737         /*
4738          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4739          * I/O if this was the last bit.
4740          */
4741         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4742                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4743                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4744                 else
4745                         mbp->b_resid = 0;
4746                 biodone(mbio);
4747         }
4748 }
4749
4750 /*
4751  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4752  */
4753 void
4754 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4755 {
4756         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4757
4758         if (error) {
4759                 mbp->b_error = error;
4760                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4761         }
4762 }
4763
4764 /*
4765  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4766  *
4767  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4768  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4769  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4770  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4771  */
4772 void
4773 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size)
4774 {
4775         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4776         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4777
4778         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4779
4780         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4781
4782         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4783         BUF_KERNPROC(bp);
4784         bp->b_vp = vp;
4785         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4786         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4787         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4788         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4789         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4790
4791         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4792         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4793 }
4794
4795 /*
4796  * print out statistics from the current status of the buffer pool
4797  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
4798  */
4799 #ifdef DEBUG
4800 void
4801 vfs_bufstats(void)
4802 {
4803         int i, j, count;
4804         struct buf *bp;
4805         struct bqueues *dp;
4806         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
4807         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
4808
4809         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
4810                 count = 0;
4811                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4812                         counts[j] = 0;
4813
4814                 spin_lock(&bufqspin);
4815                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
4816                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
4817                         count++;
4818                 }
4819                 spin_unlock(&bufqspin);
4820
4821                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
4822                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4823                         if (counts[j] != 0)
4824                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
4825                 kprintf("\n");
4826         }
4827 }
4828 #endif
4829
4830 #ifdef DDB
4831
4832 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4833 {
4834         /* get args */
4835         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4836
4837         if (!have_addr) {
4838                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4839                 return;
4840         }
4841
4842         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4843         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
4844         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
4845                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
4846                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
4847                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4848                   bp->b_data,
4849                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4850                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
4851                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
4852         if (bp->b_xio.xio_npages) {
4853                 int i;
4854                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
4855                         bp->b_xio.xio_npages);
4856                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4857                         vm_page_t m;
4858                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4859                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4860                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4861                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
4862                                 db_printf(",");
4863                 }
4864                 db_printf("\n");
4865         }
4866 }
4867 #endif /* DDB */