Remove the write-only variable phent. We currently do not check the
[freebsd.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue regardless of other locks or the busy state of a page.
68  *
69  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
70  *                hold more than one page queue lock at a time.
71  *
72  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
73  *                locks in any order.
74  *
75  *      - The object lock is required when inserting or removing
76  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
77  *
78  */
79
80 /*
81  *      Resident memory management module.
82  */
83
84 #include <sys/cdefs.h>
85 __FBSDID("$FreeBSD$");
86
87 #include "opt_vm.h"
88
89 #include <sys/param.h>
90 #include <sys/systm.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <sys/kernel.h>
93 #include <sys/limits.h>
94 #include <sys/linker.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/mman.h>
97 #include <sys/msgbuf.h>
98 #include <sys/mutex.h>
99 #include <sys/proc.h>
100 #include <sys/rwlock.h>
101 #include <sys/sbuf.h>
102 #include <sys/sysctl.h>
103 #include <sys/vmmeter.h>
104 #include <sys/vnode.h>
105
106 #include <vm/vm.h>
107 #include <vm/pmap.h>
108 #include <vm/vm_param.h>
109 #include <vm/vm_kern.h>
110 #include <vm/vm_object.h>
111 #include <vm/vm_page.h>
112 #include <vm/vm_pageout.h>
113 #include <vm/vm_pager.h>
114 #include <vm/vm_phys.h>
115 #include <vm/vm_radix.h>
116 #include <vm/vm_reserv.h>
117 #include <vm/vm_extern.h>
118 #include <vm/uma.h>
119 #include <vm/uma_int.h>
120
121 #include <machine/md_var.h>
122
123 /*
124  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
125  *      page structure.
126  */
127
128 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
129 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
130
131 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
132
133 vm_page_t vm_page_array;
134 long vm_page_array_size;
135 long first_page;
136 int vm_page_zero_count;
137
138 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
139 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
140     &boot_pages, 0,
141     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
142
143 static int pa_tryrelock_restart;
144 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
145     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
146
147 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
148 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
149 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
150     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
151
152
153 static uma_zone_t fakepg_zone;
154
155 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
156 static void vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m);
157 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
158 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
159 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
160 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
161     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
162 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
163     vm_page_t mpred);
164
165 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
166
167 static void
168 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
169 {
170
171         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
172             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
173 }
174
175 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
176 #if PAGE_SIZE == 32768
177 #ifdef CTASSERT
178 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
179 #endif
180 #endif
181
182 /*
183  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
184  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
185  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
186  * the virtual to physical mapping has changed.
187  */
188 int
189 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
190 {
191         vm_paddr_t lockpa;
192
193         lockpa = *locked;
194         *locked = pa;
195         if (lockpa) {
196                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
197                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
198                         return (0);
199                 PA_UNLOCK(lockpa);
200         }
201         if (PA_TRYLOCK(pa))
202                 return (0);
203         PMAP_UNLOCK(pmap);
204         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
205         PA_LOCK(pa);
206         PMAP_LOCK(pmap);
207         return (EAGAIN);
208 }
209
210 /*
211  *      vm_set_page_size:
212  *
213  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
214  *      size.  Must be called before any use of page-size
215  *      dependent functions.
216  */
217 void
218 vm_set_page_size(void)
219 {
220         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
221                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
222         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
223                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
224 }
225
226 /*
227  *      vm_page_blacklist_next:
228  *
229  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
230  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
231  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
232  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
233  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
234  */
235 static vm_paddr_t
236 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
237 {
238         vm_paddr_t bad;
239         char *cp, *pos;
240
241         if (list == NULL || *list == NULL)
242                 return (0);
243         if (**list =='\0') {
244                 *list = NULL;
245                 return (0);
246         }
247
248         /*
249          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
250          * the kenv and we know it's null-terminated.
251          */
252         if (end == NULL)
253                 end = *list + strlen(*list);
254
255         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
256         if (*end != '\0') {
257                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
258                         *end = '\0';
259                 else {
260                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
261                         *list = NULL;
262                         return (0);
263                 }
264         }
265
266         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
267                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
268                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
269                         if (bad == 0) {
270                                 if (++cp < end)
271                                         continue;
272                                 else
273                                         break;
274                         }
275                 } else
276                         break;
277                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
278                         *list = NULL;
279                 else
280                         *list = cp;
281                 return (trunc_page(bad));
282         }
283         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
284         *list = NULL;
285         return (0);
286 }
287
288 /*
289  *      vm_page_blacklist_check:
290  *
291  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
292  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
293  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
294  */
295 static void
296 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
297 {
298         vm_paddr_t pa;
299         vm_page_t m;
300         char *next;
301         int ret;
302
303         next = list;
304         while (next != NULL) {
305                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
306                         continue;
307                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
308                 if (m == NULL)
309                         continue;
310                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
311                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
312                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
313                 if (ret == TRUE) {
314                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
315                         if (bootverbose)
316                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
317                                     (uintmax_t)pa);
318                 }
319         }
320 }
321
322 /*
323  *      vm_page_blacklist_load:
324  *
325  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
326  *      plain text file provided by the user via the loader directive
327  *      of the same name.
328  */
329 static void
330 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
331 {
332         void *mod;
333         u_char *ptr;
334         u_int len;
335
336         mod = NULL;
337         ptr = NULL;
338
339         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
340         if (mod != NULL) {
341                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
342                 len = preload_fetch_size(mod);
343         }
344         *list = ptr;
345         if (ptr != NULL)
346                 *end = ptr + len;
347         else
348                 *end = NULL;
349         return;
350 }
351
352 static int
353 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
354 {
355         vm_page_t m;
356         struct sbuf sbuf;
357         int error, first;
358
359         first = 1;
360         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
361         if (error != 0)
362                 return (error);
363         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
364         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
365                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
366                     (uintmax_t)m->phys_addr);
367                 first = 0;
368         }
369         error = sbuf_finish(&sbuf);
370         sbuf_delete(&sbuf);
371         return (error);
372 }
373
374 static void
375 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
376 {
377         struct vm_pagequeue *pq;
378         int i;
379
380         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
381             "vm inactive pagequeue";
382         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
383             &vm_cnt.v_inactive_count;
384         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
385             "vm active pagequeue";
386         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
387             &vm_cnt.v_active_count;
388         vmd->vmd_page_count = 0;
389         vmd->vmd_free_count = 0;
390         vmd->vmd_segs = 0;
391         vmd->vmd_oom = FALSE;
392         vmd->vmd_pass = 0;
393         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
394                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
395                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
396                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
397                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
398         }
399 }
400
401 /*
402  *      vm_page_startup:
403  *
404  *      Initializes the resident memory module.
405  *
406  *      Allocates memory for the page cells, and
407  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
408  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
409  */
410 vm_offset_t
411 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
412 {
413         vm_offset_t mapped;
414         vm_paddr_t page_range;
415         vm_paddr_t new_end;
416         int i;
417         vm_paddr_t pa;
418         vm_paddr_t last_pa;
419         char *list, *listend;
420         vm_paddr_t end;
421         vm_paddr_t biggestsize;
422         vm_paddr_t low_water, high_water;
423         int biggestone;
424
425         biggestsize = 0;
426         biggestone = 0;
427         vaddr = round_page(vaddr);
428
429         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
430                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
431                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
432         }
433
434         low_water = phys_avail[0];
435         high_water = phys_avail[1];
436
437         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
438                 if (vm_phys_segs[i].start < low_water)
439                         low_water = vm_phys_segs[i].start;
440                 if (vm_phys_segs[i].end > high_water)
441                         high_water = vm_phys_segs[i].end;
442         }
443         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
444                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
445
446                 if (size > biggestsize) {
447                         biggestone = i;
448                         biggestsize = size;
449                 }
450                 if (phys_avail[i] < low_water)
451                         low_water = phys_avail[i];
452                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
453                         high_water = phys_avail[i + 1];
454         }
455
456         end = phys_avail[biggestone+1];
457
458         /*
459          * Initialize the page and queue locks.
460          */
461         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
462         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
463                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
464         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
465                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
466
467         /*
468          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
469          * allocator.
470          *
471          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
472          * manually fetch the value.
473          */
474         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
475         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
476         new_end = trunc_page(new_end);
477         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
478             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
479         bzero((void *)mapped, end - new_end);
480         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
481
482 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__) || \
483     defined(__mips__)
484         /*
485          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
486          * needs to be included in a minidump.
487          *
488          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
489          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
490          *
491          * However, i386 still needs this workspace internally within the
492          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
493          * included should the sf_buf code decide to use them.
494          */
495         last_pa = 0;
496         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
497                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
498                         last_pa = dump_avail[i + 1];
499         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
500         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
501         new_end -= vm_page_dump_size;
502         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
503             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
504         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
505 #endif
506 #ifdef __amd64__
507         /*
508          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
509          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
510          * through the direct map, they are not automatically included.
511          */
512         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
513         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
514         while (pa < last_pa) {
515                 dump_add_page(pa);
516                 pa += PAGE_SIZE;
517         }
518 #endif
519         /*
520          * Compute the number of pages of memory that will be available for
521          * use (taking into account the overhead of a page structure per
522          * page).
523          */
524         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
525 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
526         page_range = 0;
527         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
528                 page_range += atop(vm_phys_segs[i].end -
529                     vm_phys_segs[i].start);
530         }
531         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
532                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
533 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
534         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
535 #else
536 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
537 #endif
538         end = new_end;
539
540         /*
541          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
542          */
543         vaddr += PAGE_SIZE;
544
545         /*
546          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
547          * queue.
548          */
549         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
550         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
551             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
552         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
553 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
554         /*
555          * Allocate memory for the reservation management system's data
556          * structures.
557          */
558         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
559 #endif
560 #if defined(__amd64__) || defined(__mips__)
561         /*
562          * pmap_map on amd64 and mips can come out of the direct-map, not kvm
563          * like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to include
564          * this data.  This includes the vm_page_array and the early UMA
565          * bootstrap pages.
566          */
567         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
568                 dump_add_page(pa);
569 #endif
570         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
571
572         /*
573          * Add physical memory segments corresponding to the available
574          * physical pages.
575          */
576         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
577                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
578
579         /*
580          * Clear all of the page structures
581          */
582         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
583         for (i = 0; i < page_range; i++)
584                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
585         vm_page_array_size = page_range;
586
587         /*
588          * Initialize the physical memory allocator.
589          */
590         vm_phys_init();
591
592         /*
593          * Add every available physical page that is not blacklisted to
594          * the free lists.
595          */
596         vm_cnt.v_page_count = 0;
597         vm_cnt.v_free_count = 0;
598         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
599                 pa = phys_avail[i];
600                 last_pa = phys_avail[i + 1];
601                 while (pa < last_pa) {
602                         vm_phys_add_page(pa);
603                         pa += PAGE_SIZE;
604                 }
605         }
606
607         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
608         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
609         vm_page_blacklist_check(list, listend);
610
611         list = kern_getenv("vm.blacklist");
612         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
613
614         freeenv(list);
615 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
616         /*
617          * Initialize the reservation management system.
618          */
619         vm_reserv_init();
620 #endif
621         return (vaddr);
622 }
623
624 void
625 vm_page_reference(vm_page_t m)
626 {
627
628         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
629 }
630
631 /*
632  *      vm_page_busy_downgrade:
633  *
634  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
635  */
636 void
637 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
638 {
639         u_int x;
640
641         vm_page_assert_xbusied(m);
642
643         for (;;) {
644                 x = m->busy_lock;
645                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
646                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
647                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1) | x))
648                         break;
649         }
650 }
651
652 /*
653  *      vm_page_sbusied:
654  *
655  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
656  */
657 int
658 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
659 {
660         u_int x;
661
662         x = m->busy_lock;
663         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
664 }
665
666 /*
667  *      vm_page_sunbusy:
668  *
669  *      Shared unbusy a page.
670  */
671 void
672 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
673 {
674         u_int x;
675
676         vm_page_assert_sbusied(m);
677
678         for (;;) {
679                 x = m->busy_lock;
680                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
681                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
682                             x - VPB_ONE_SHARER))
683                                 break;
684                         continue;
685                 }
686                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
687                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
688                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
689                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
690                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
691                                 break;
692                         continue;
693                 }
694                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
695                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
696
697                 vm_page_lock(m);
698                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
699                         vm_page_unlock(m);
700                         continue;
701                 }
702                 wakeup(m);
703                 vm_page_unlock(m);
704                 break;
705         }
706 }
707
708 /*
709  *      vm_page_busy_sleep:
710  *
711  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
712  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
713  *
714  *      The given page must be locked.
715  */
716 void
717 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg)
718 {
719         u_int x;
720
721         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
722
723         x = m->busy_lock;
724         if (x == VPB_UNBUSIED) {
725                 vm_page_unlock(m);
726                 return;
727         }
728         if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
729             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS)) {
730                 vm_page_unlock(m);
731                 return;
732         }
733         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
734 }
735
736 /*
737  *      vm_page_trysbusy:
738  *
739  *      Try to shared busy a page.
740  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
741  *      The operation never sleeps.
742  */
743 int
744 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
745 {
746         u_int x;
747
748         for (;;) {
749                 x = m->busy_lock;
750                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
751                         return (0);
752                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
753                         return (1);
754         }
755 }
756
757 /*
758  *      vm_page_xunbusy_hard:
759  *
760  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
761  *      It is assumed that the waiters bit is on.
762  */
763 void
764 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
765 {
766
767         vm_page_assert_xbusied(m);
768
769         vm_page_lock(m);
770         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
771         wakeup(m);
772         vm_page_unlock(m);
773 }
774
775 /*
776  *      vm_page_flash:
777  *
778  *      Wakeup anyone waiting for the page.
779  *      The ownership bits do not change.
780  *
781  *      The given page must be locked.
782  */
783 void
784 vm_page_flash(vm_page_t m)
785 {
786         u_int x;
787
788         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
789
790         for (;;) {
791                 x = m->busy_lock;
792                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
793                         return;
794                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
795                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
796                         break;
797         }
798         wakeup(m);
799 }
800
801 /*
802  * Keep page from being freed by the page daemon
803  * much of the same effect as wiring, except much lower
804  * overhead and should be used only for *very* temporary
805  * holding ("wiring").
806  */
807 void
808 vm_page_hold(vm_page_t mem)
809 {
810
811         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
812         mem->hold_count++;
813 }
814
815 void
816 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
817 {
818
819         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
820         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
821         --mem->hold_count;
822         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
823                 vm_page_free_toq(mem);
824 }
825
826 /*
827  *      vm_page_unhold_pages:
828  *
829  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
830  */
831 void
832 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
833 {
834         struct mtx *mtx, *new_mtx;
835
836         mtx = NULL;
837         for (; count != 0; count--) {
838                 /*
839                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
840                  */
841                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
842                 if (mtx != new_mtx) {
843                         if (mtx != NULL)
844                                 mtx_unlock(mtx);
845                         mtx = new_mtx;
846                         mtx_lock(mtx);
847                 }
848                 vm_page_unhold(*ma);
849                 ma++;
850         }
851         if (mtx != NULL)
852                 mtx_unlock(mtx);
853 }
854
855 vm_page_t
856 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
857 {
858         vm_page_t m;
859
860 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
861         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
862         if (m == NULL)
863                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
864         return (m);
865 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
866         long pi;
867
868         pi = atop(pa);
869         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
870                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
871                 return (m);
872         }
873         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
874 #else
875 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
876 #endif
877 }
878
879 /*
880  *      vm_page_getfake:
881  *
882  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
883  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
884  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
885  */
886 vm_page_t
887 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
888 {
889         vm_page_t m;
890
891         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
892         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
893         return (m);
894 }
895
896 void
897 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
898 {
899
900         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
901                 /*
902                  * The page's memattr might have changed since the
903                  * previous initialization.  Update the pmap to the
904                  * new memattr.
905                  */
906                 goto memattr;
907         }
908         m->phys_addr = paddr;
909         m->queue = PQ_NONE;
910         /* Fictitious pages don't use "segind". */
911         m->flags = PG_FICTITIOUS;
912         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
913         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
914         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
915         m->wire_count = 1;
916         pmap_page_init(m);
917 memattr:
918         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
919 }
920
921 /*
922  *      vm_page_putfake:
923  *
924  *      Release a fictitious page.
925  */
926 void
927 vm_page_putfake(vm_page_t m)
928 {
929
930         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
931         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
932             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
933         uma_zfree(fakepg_zone, m);
934 }
935
936 /*
937  *      vm_page_updatefake:
938  *
939  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
940  *      memory attribute.
941  */
942 void
943 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
944 {
945
946         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
947             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
948         m->phys_addr = paddr;
949         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
950 }
951
952 /*
953  *      vm_page_free:
954  *
955  *      Free a page.
956  */
957 void
958 vm_page_free(vm_page_t m)
959 {
960
961         m->flags &= ~PG_ZERO;
962         vm_page_free_toq(m);
963 }
964
965 /*
966  *      vm_page_free_zero:
967  *
968  *      Free a page to the zerod-pages queue
969  */
970 void
971 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
972 {
973
974         m->flags |= PG_ZERO;
975         vm_page_free_toq(m);
976 }
977
978 /*
979  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
980  * array which is not the request page.
981  */
982 void
983 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
984 {
985
986         if (m->valid != 0) {
987                 /*
988                  * Since the page is not the requested page, whether
989                  * it should be activated or deactivated is not
990                  * obvious.  Empirical results have shown that
991                  * deactivating the page is usually the best choice,
992                  * unless the page is wanted by another thread.
993                  */
994                 vm_page_lock(m);
995                 if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
996                         vm_page_activate(m);
997                 else
998                         vm_page_deactivate(m);
999                 vm_page_unlock(m);
1000                 vm_page_xunbusy(m);
1001         } else {
1002                 /*
1003                  * Free the completely invalid page.  Such page state
1004                  * occurs due to the short read operation which did
1005                  * not covered our page at all, or in case when a read
1006                  * error happens.
1007                  */
1008                 vm_page_lock(m);
1009                 vm_page_free(m);
1010                 vm_page_unlock(m);
1011         }
1012 }
1013
1014 /*
1015  *      vm_page_sleep_if_busy:
1016  *
1017  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1018  *      Returns TRUE if the thread slept.
1019  *
1020  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1021  *      be locked.
1022  */
1023 int
1024 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1025 {
1026         vm_object_t obj;
1027
1028         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1029         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1030
1031         if (vm_page_busied(m)) {
1032                 /*
1033                  * The page-specific object must be cached because page
1034                  * identity can change during the sleep, causing the
1035                  * re-lock of a different object.
1036                  * It is assumed that a reference to the object is already
1037                  * held by the callers.
1038                  */
1039                 obj = m->object;
1040                 vm_page_lock(m);
1041                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1042                 vm_page_busy_sleep(m, msg);
1043                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1044                 return (TRUE);
1045         }
1046         return (FALSE);
1047 }
1048
1049 /*
1050  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1051  *
1052  *      Set all bits in the page's dirty field.
1053  *
1054  *      The object containing the specified page must be locked if the
1055  *      call is made from the machine-independent layer.
1056  *
1057  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1058  *
1059  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1060  */
1061 void
1062 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1063 {
1064
1065         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
1066         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1067             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
1068         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1069             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1070         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1071 }
1072
1073 /*
1074  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1075  *
1076  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1077  *
1078  *      The object must be locked.
1079  */
1080 int
1081 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1082 {
1083         vm_page_t mpred;
1084
1085         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1086         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1087         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1088 }
1089
1090 /*
1091  *      vm_page_insert_after:
1092  *
1093  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1094  *
1095  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1096  *      the specified object.
1097  *
1098  *      The object must be locked.
1099  */
1100 static int
1101 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1102     vm_page_t mpred)
1103 {
1104         vm_pindex_t sidx;
1105         vm_object_t sobj;
1106         vm_page_t msucc;
1107
1108         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1109         KASSERT(m->object == NULL,
1110             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1111         if (mpred != NULL) {
1112                 KASSERT(mpred->object == object,
1113                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1114                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1115                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1116                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1117         } else
1118                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1119         if (msucc != NULL)
1120                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1121                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1122
1123         /*
1124          * Record the object/offset pair in this page
1125          */
1126         sobj = m->object;
1127         sidx = m->pindex;
1128         m->object = object;
1129         m->pindex = pindex;
1130
1131         /*
1132          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1133          */
1134         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1135                 m->object = sobj;
1136                 m->pindex = sidx;
1137                 return (1);
1138         }
1139         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1140         return (0);
1141 }
1142
1143 /*
1144  *      vm_page_insert_radixdone:
1145  *
1146  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1147  *      radix trie hooking.
1148  *
1149  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1150  *      specified object.
1151  *
1152  *      The object must be locked.
1153  */
1154 static void
1155 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1156 {
1157
1158         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1159         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1160             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1161         if (mpred != NULL) {
1162                 KASSERT(mpred->object == object,
1163                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1164                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1165                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1166         }
1167
1168         if (mpred != NULL)
1169                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1170         else
1171                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1172
1173         /*
1174          * Show that the object has one more resident page.
1175          */
1176         object->resident_page_count++;
1177
1178         /*
1179          * Hold the vnode until the last page is released.
1180          */
1181         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1182                 vhold(object->handle);
1183
1184         /*
1185          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1186          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1187          */
1188         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1189                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1190 }
1191
1192 /*
1193  *      vm_page_remove:
1194  *
1195  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
1196  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
1197  *      the backing store.
1198  *
1199  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1200  */
1201 void
1202 vm_page_remove(vm_page_t m)
1203 {
1204         vm_object_t object;
1205         boolean_t lockacq;
1206
1207         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1208                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1209         if ((object = m->object) == NULL)
1210                 return;
1211         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1212         if (vm_page_xbusied(m)) {
1213                 lockacq = FALSE;
1214                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 &&
1215                     !mtx_owned(vm_page_lockptr(m))) {
1216                         lockacq = TRUE;
1217                         vm_page_lock(m);
1218                 }
1219                 vm_page_flash(m);
1220                 atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
1221                 if (lockacq)
1222                         vm_page_unlock(m);
1223         }
1224
1225         /*
1226          * Now remove from the object's list of backed pages.
1227          */
1228         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1229         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1230
1231         /*
1232          * And show that the object has one fewer resident page.
1233          */
1234         object->resident_page_count--;
1235
1236         /*
1237          * The vnode may now be recycled.
1238          */
1239         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1240                 vdrop(object->handle);
1241
1242         m->object = NULL;
1243 }
1244
1245 /*
1246  *      vm_page_lookup:
1247  *
1248  *      Returns the page associated with the object/offset
1249  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1250  *
1251  *      The object must be locked.
1252  */
1253 vm_page_t
1254 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1255 {
1256
1257         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1258         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1259 }
1260
1261 /*
1262  *      vm_page_find_least:
1263  *
1264  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1265  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1266  *
1267  *      The object must be locked.
1268  */
1269 vm_page_t
1270 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1271 {
1272         vm_page_t m;
1273
1274         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1275         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1276                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1277         return (m);
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1282  * resident; if none is found, NULL is returned.
1283  *
1284  * The object must be locked.
1285  */
1286 vm_page_t
1287 vm_page_next(vm_page_t m)
1288 {
1289         vm_page_t next;
1290
1291         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1292         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1293             next->pindex != m->pindex + 1)
1294                 next = NULL;
1295         return (next);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1300  * resident; if none is found, NULL is returned.
1301  *
1302  * The object must be locked.
1303  */
1304 vm_page_t
1305 vm_page_prev(vm_page_t m)
1306 {
1307         vm_page_t prev;
1308
1309         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1310         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1311             prev->pindex != m->pindex - 1)
1312                 prev = NULL;
1313         return (prev);
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1318  * pindex which must be already present in the object.
1319  *
1320  * The existing page must not be on a paging queue.
1321  */
1322 vm_page_t
1323 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1324 {
1325         vm_page_t mold, mpred;
1326
1327         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1328
1329         /*
1330          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1331          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1332          * dance.  Double check such functions for more comments.
1333          */
1334         mpred = vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex);
1335         KASSERT(mpred != NULL,
1336             ("vm_page_replace: replacing page not present with pindex"));
1337         mpred = TAILQ_PREV(mpred, respgs, listq);
1338         if (mpred != NULL)
1339                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1340                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1341
1342         mnew->object = object;
1343         mnew->pindex = pindex;
1344         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1345         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1346             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1347
1348         /* Detach the old page from the resident tailq. */
1349         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1350
1351         mold->object = NULL;
1352         vm_page_xunbusy(mold);
1353
1354         /* Insert the new page in the resident tailq. */
1355         if (mpred != NULL)
1356                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, mnew, listq);
1357         else
1358                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, mnew, listq);
1359         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1360                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1361         return (mold);
1362 }
1363
1364 /*
1365  *      vm_page_rename:
1366  *
1367  *      Move the given memory entry from its
1368  *      current object to the specified target object/offset.
1369  *
1370  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1371  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1372  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1373  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1374  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1375  *
1376  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1377  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1378  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1379  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1380  *            on the cache.
1381  *
1382  *      The objects must be locked.
1383  */
1384 int
1385 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1386 {
1387         vm_page_t mpred;
1388         vm_pindex_t opidx;
1389
1390         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1391
1392         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1393         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1394             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1395
1396         /*
1397          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1398          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1399          * function.
1400          */
1401         opidx = m->pindex;
1402         m->pindex = new_pindex;
1403         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1404                 m->pindex = opidx;
1405                 return (1);
1406         }
1407
1408         /*
1409          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1410          * the listq iterator is tainted.
1411          */
1412         m->pindex = opidx;
1413         vm_page_lock(m);
1414         vm_page_remove(m);
1415
1416         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1417         m->pindex = new_pindex;
1418         m->object = new_object;
1419         vm_page_unlock(m);
1420         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1421         vm_page_dirty(m);
1422         return (0);
1423 }
1424
1425 /*
1426  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1427  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1428  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1429  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1430  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1431  *      vnode's hold count is reduced.
1432  */
1433 void
1434 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1435 {
1436         vm_page_t m;
1437         boolean_t empty;
1438
1439         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1440         if (__predict_false(vm_radix_is_empty(&object->cache))) {
1441                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1442                 return;
1443         }
1444         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1445                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1446                         break;
1447                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1448                 vm_page_cache_turn_free(m);
1449         }
1450         empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
1451         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1452         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1453                 vdrop(object->handle);
1454 }
1455
1456 /*
1457  *      Returns the cached page that is associated with the given
1458  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1459  *
1460  *      The free page queue must be locked.
1461  */
1462 static inline vm_page_t
1463 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1464 {
1465
1466         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1467         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1468 }
1469
1470 /*
1471  *      Remove the given cached page from its containing object's
1472  *      collection of cached pages.
1473  *
1474  *      The free page queue must be locked.
1475  */
1476 static void
1477 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1478 {
1479
1480         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1481         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1482             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1483         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1484         m->object = NULL;
1485         vm_cnt.v_cache_count--;
1486 }
1487
1488 /*
1489  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1490  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1491  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1492  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1493  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1494  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1495  *      correspond to offset zero in the new object.
1496  *
1497  *      The new object must be locked.
1498  */
1499 void
1500 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1501     vm_object_t new_object)
1502 {
1503         vm_page_t m;
1504
1505         /*
1506          * Insertion into an object's collection of cached pages
1507          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1508          * not.
1509          */
1510         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1511         KASSERT(vm_radix_is_empty(&new_object->cache),
1512             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1513             new_object));
1514         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1515         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1516             offidxstart)) != NULL) {
1517                 /*
1518                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1519                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1520                  * cache to the new object's cache.
1521                  */
1522                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1523                         break;
1524                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1525                 /* Update the page's object and offset. */
1526                 m->object = new_object;
1527                 m->pindex -= offidxstart;
1528                 if (vm_radix_insert(&new_object->cache, m))
1529                         vm_page_cache_turn_free(m);
1530         }
1531         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1532 }
1533
1534 /*
1535  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1536  *      offset, and FALSE otherwise.
1537  *
1538  *      The object must be locked.
1539  */
1540 boolean_t
1541 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1542 {
1543         vm_page_t m;
1544
1545         /*
1546          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1547          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1548          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1549          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1550          * exist.
1551          */
1552         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1553         if (__predict_true(vm_object_cache_is_empty(object)))
1554                 return (FALSE);
1555         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1556         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1557         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1558         return (m != NULL);
1559 }
1560
1561 /*
1562  *      vm_page_alloc:
1563  *
1564  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1565  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1566  *
1567  *      The caller must always specify an allocation class.
1568  *
1569  *      allocation classes:
1570  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1571  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1572  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1573  *
1574  *      optional allocation flags:
1575  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1576  *                              intends to allocate
1577  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1578  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1579  *                              is cached
1580  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1581  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1582  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1583  *                              should not be exclusive busy
1584  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1585  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1586  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1587  *
1588  *      This routine may not sleep.
1589  */
1590 vm_page_t
1591 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1592 {
1593         struct vnode *vp = NULL;
1594         vm_object_t m_object;
1595         vm_page_t m, mpred;
1596         int flags, req_class;
1597
1598         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1599         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1600             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1601             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1602             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1603             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1604             req));
1605         if (object != NULL)
1606                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1607
1608         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1609
1610         /*
1611          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1612          */
1613         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1614                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1615
1616         if (object != NULL) {
1617                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1618                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1619                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1620         }
1621
1622         /*
1623          * The page allocation request can came from consumers which already
1624          * hold the free page queue mutex, like vm_page_insert() in
1625          * vm_page_cache().
1626          */
1627         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
1628         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1629             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1630             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1631             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1632             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0)) {
1633                 /*
1634                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1635                  * exceeds the minimum for the request class.
1636                  */
1637                 if (object != NULL &&
1638                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1639                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1640                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1641                                 return (NULL);
1642                         }
1643                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1644                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1645 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1646                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1647 #else
1648                         else
1649 #endif
1650                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1651                                     " from the free queue", m);
1652                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1653                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1654                         return (NULL);
1655 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1656                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1657                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1658                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL) {
1659 #else
1660                 } else {
1661 #endif
1662                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1663                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1664 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1665                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1666                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1667                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1668                                     0);
1669                         }
1670 #endif
1671                 }
1672         } else {
1673                 /*
1674                  * Not allocatable, give up.
1675                  */
1676                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1677                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1678                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1679                 pagedaemon_wakeup();
1680                 return (NULL);
1681         }
1682
1683         /*
1684          *  At this point we had better have found a good page.
1685          */
1686         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1687         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1688             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1689         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1690         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1691         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1692             ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1693         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1694         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1695             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1696             pmap_page_get_memattr(m)));
1697         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1698                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1699                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1700                 KASSERT(m->valid != 0,
1701                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1702                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1703                         vm_cnt.v_reactivated++;
1704                 else
1705                         m->valid = 0;
1706                 m_object = m->object;
1707                 vm_page_cache_remove(m);
1708                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1709                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1710                         vp = m_object->handle;
1711         } else {
1712                 KASSERT(m->valid == 0,
1713                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1714                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1715                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1716                         vm_page_zero_count--;
1717         }
1718         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1719
1720         /*
1721          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1722          */
1723         flags = 0;
1724         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1725                 flags = PG_ZERO;
1726         flags &= m->flags;
1727         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1728                 flags |= PG_NODUMP;
1729         m->flags = flags;
1730         m->aflags = 0;
1731         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1732             VPO_UNMANAGED : 0;
1733         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1734         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1735                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1736         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1737                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1738         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1739                 /*
1740                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1741                  * page is inserted into the object.
1742                  */
1743                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1744                 m->wire_count = 1;
1745         }
1746         m->act_count = 0;
1747
1748         if (object != NULL) {
1749                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1750                         /* See the comment below about hold count. */
1751                         if (vp != NULL)
1752                                 vdrop(vp);
1753                         pagedaemon_wakeup();
1754                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1755                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1756                                 m->wire_count = 0;
1757                         }
1758                         m->object = NULL;
1759                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1760                         vm_page_free(m);
1761                         return (NULL);
1762                 }
1763
1764                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1765                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1766                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1767                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1768         } else
1769                 m->pindex = pindex;
1770
1771         /*
1772          * The following call to vdrop() must come after the above call
1773          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1774          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1775          * temporarily become zero.
1776          */
1777         if (vp != NULL)
1778                 vdrop(vp);
1779
1780         /*
1781          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1782          * we would be nearly out of memory.
1783          */
1784         if (vm_paging_needed())
1785                 pagedaemon_wakeup();
1786
1787         return (m);
1788 }
1789
1790 static void
1791 vm_page_alloc_contig_vdrop(struct spglist *lst)
1792 {
1793
1794         while (!SLIST_EMPTY(lst)) {
1795                 vdrop((struct vnode *)SLIST_FIRST(lst)-> plinks.s.pv);
1796                 SLIST_REMOVE_HEAD(lst, plinks.s.ss);
1797         }
1798 }
1799
1800 /*
1801  *      vm_page_alloc_contig:
1802  *
1803  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1804  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1805  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1806  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1807  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1808  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1809  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1810  *      and "boundary" must be a power of two.
1811  *
1812  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1813  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1814  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1815  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1816  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1817  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1818  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1819  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1820  *
1821  *      The caller must always specify an allocation class.
1822  *
1823  *      allocation classes:
1824  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1825  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1826  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1827  *
1828  *      optional allocation flags:
1829  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1830  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1831  *                              should not be exclusive busy
1832  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1833  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1834  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1835  *
1836  *      This routine may not sleep.
1837  */
1838 vm_page_t
1839 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1840     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1841     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1842 {
1843         struct vnode *drop;
1844         struct spglist deferred_vdrop_list;
1845         vm_page_t m, m_tmp, m_ret;
1846         u_int flags;
1847         int req_class;
1848
1849         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1850             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1851             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1852             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1853             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1854             req));
1855         if (object != NULL) {
1856                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1857                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1858                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1859                     object));
1860         }
1861         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1862         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1863
1864         /*
1865          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1866          */
1867         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1868                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1869
1870         SLIST_INIT(&deferred_vdrop_list);
1871         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1872         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1873             vm_cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1874             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1875             vm_cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1876             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages)) {
1877 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1878 retry:
1879                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1880                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1881                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1882 #endif
1883                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1884                             alignment, boundary);
1885         } else {
1886                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1887                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1888                 pagedaemon_wakeup();
1889                 return (NULL);
1890         }
1891         if (m_ret != NULL)
1892                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1893                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1894                         if (drop != NULL) {
1895                                 /*
1896                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1897                                  */
1898                                 m->plinks.s.pv = drop;
1899                                 SLIST_INSERT_HEAD(&deferred_vdrop_list, m,
1900                                     plinks.s.ss);
1901                         }
1902                 }
1903         else {
1904 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1905                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1906                     boundary))
1907                         goto retry;
1908 #endif
1909         }
1910         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1911         if (m_ret == NULL)
1912                 return (NULL);
1913
1914         /*
1915          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1916          */
1917         flags = 0;
1918         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1919                 flags = PG_ZERO;
1920         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1921                 flags |= PG_NODUMP;
1922         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1923                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1924         if (object != NULL) {
1925                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1926                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1927                         memattr = object->memattr;
1928         }
1929         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1930                 m->aflags = 0;
1931                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1932                 m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1933                 if (object != NULL) {
1934                         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1935                                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1936                         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1937                                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1938                 }
1939                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1940                         m->wire_count = 1;
1941                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1942                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1943                 if (object != NULL) {
1944                         if (vm_page_insert(m, object, pindex)) {
1945                                 vm_page_alloc_contig_vdrop(
1946                                     &deferred_vdrop_list);
1947                                 if (vm_paging_needed())
1948                                         pagedaemon_wakeup();
1949                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1950                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
1951                                             npages);
1952                                 for (m_tmp = m, m = m_ret;
1953                                     m < &m_ret[npages]; m++) {
1954                                         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1955                                                 m->wire_count = 0;
1956                                         if (m >= m_tmp)
1957                                                 m->object = NULL;
1958                                         vm_page_free(m);
1959                                 }
1960                                 return (NULL);
1961                         }
1962                 } else
1963                         m->pindex = pindex;
1964                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1965                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1966                 pindex++;
1967         }
1968         vm_page_alloc_contig_vdrop(&deferred_vdrop_list);
1969         if (vm_paging_needed())
1970                 pagedaemon_wakeup();
1971         return (m_ret);
1972 }
1973
1974 /*
1975  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1976  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1977  *
1978  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1979  *
1980  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1981  */
1982 static struct vnode *
1983 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1984 {
1985         struct vnode *drop;
1986         vm_object_t m_object;
1987
1988         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1989             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1990             m, m->queue));
1991         KASSERT(m->wire_count == 0,
1992             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1993         KASSERT(m->hold_count == 0,
1994             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1995         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1996             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1997         KASSERT(m->dirty == 0,
1998             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1999         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
2000             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
2001             m, pmap_page_get_memattr(m)));
2002         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2003         drop = NULL;
2004         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
2005                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
2006                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
2007                 m->valid = 0;
2008                 m_object = m->object;
2009                 vm_page_cache_remove(m);
2010                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
2011                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
2012                         drop = m_object->handle;
2013         } else {
2014                 KASSERT(m->valid == 0,
2015                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
2016                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2017                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2018                         vm_page_zero_count--;
2019         }
2020         return (drop);
2021 }
2022
2023 /*
2024  *      vm_page_alloc_freelist:
2025  *
2026  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2027  *
2028  *      The caller must always specify an allocation class.
2029  *
2030  *      allocation classes:
2031  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2032  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2033  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2034  *
2035  *      optional allocation flags:
2036  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2037  *                              intends to allocate
2038  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2039  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2040  *
2041  *      This routine may not sleep.
2042  */
2043 vm_page_t
2044 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
2045 {
2046         struct vnode *drop;
2047         vm_page_t m;
2048         u_int flags;
2049         int req_class;
2050
2051         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2052
2053         /*
2054          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2055          */
2056         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2057                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2058
2059         /*
2060          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2061          */
2062         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
2063         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2064             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2065             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2066             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2067             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0))
2068                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2069         else {
2070                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2071                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2072                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2073                 pagedaemon_wakeup();
2074                 return (NULL);
2075         }
2076         if (m == NULL) {
2077                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2078                 return (NULL);
2079         }
2080         drop = vm_page_alloc_init(m);
2081         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2082
2083         /*
2084          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2085          */
2086         m->aflags = 0;
2087         flags = 0;
2088         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2089                 flags = PG_ZERO;
2090         m->flags &= flags;
2091         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2092                 /*
2093                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2094                  * not belong to an object.
2095                  */
2096                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2097                 m->wire_count = 1;
2098         }
2099         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2100         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2101         if (drop != NULL)
2102                 vdrop(drop);
2103         if (vm_paging_needed())
2104                 pagedaemon_wakeup();
2105         return (m);
2106 }
2107
2108 /*
2109  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2110  *
2111  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2112  *      - Called in various places before memory allocations.
2113  */
2114 void
2115 vm_wait(void)
2116 {
2117
2118         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2119         if (curproc == pageproc) {
2120                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2121                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2122                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2123         } else {
2124                 if (!vm_pages_needed) {
2125                         vm_pages_needed = 1;
2126                         wakeup(&vm_pages_needed);
2127                 }
2128                 msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
2129                     "vmwait", 0);
2130         }
2131 }
2132
2133 /*
2134  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2135  *
2136  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2137  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2138  *        can be easily tracked.
2139  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2140  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2141  *        this balance without careful testing first.
2142  */
2143 void
2144 vm_waitpfault(void)
2145 {
2146
2147         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2148         if (!vm_pages_needed) {
2149                 vm_pages_needed = 1;
2150                 wakeup(&vm_pages_needed);
2151         }
2152         msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
2153             "pfault", 0);
2154 }
2155
2156 struct vm_pagequeue *
2157 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2158 {
2159
2160         return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2161 }
2162
2163 /*
2164  *      vm_page_dequeue:
2165  *
2166  *      Remove the given page from its current page queue.
2167  *
2168  *      The page must be locked.
2169  */
2170 void
2171 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2172 {
2173         struct vm_pagequeue *pq;
2174
2175         vm_page_assert_locked(m);
2176         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2177             m));
2178         pq = vm_page_pagequeue(m);
2179         vm_pagequeue_lock(pq);
2180         m->queue = PQ_NONE;
2181         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2182         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2183         vm_pagequeue_unlock(pq);
2184 }
2185
2186 /*
2187  *      vm_page_dequeue_locked:
2188  *
2189  *      Remove the given page from its current page queue.
2190  *
2191  *      The page and page queue must be locked.
2192  */
2193 void
2194 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2195 {
2196         struct vm_pagequeue *pq;
2197
2198         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2199         pq = vm_page_pagequeue(m);
2200         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2201         m->queue = PQ_NONE;
2202         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2203         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2204 }
2205
2206 /*
2207  *      vm_page_enqueue:
2208  *
2209  *      Add the given page to the specified page queue.
2210  *
2211  *      The page must be locked.
2212  */
2213 static void
2214 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2215 {
2216         struct vm_pagequeue *pq;
2217
2218         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2219         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2220             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2221             queue, m));
2222         pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2223         vm_pagequeue_lock(pq);
2224         m->queue = queue;
2225         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2226         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2227         vm_pagequeue_unlock(pq);
2228 }
2229
2230 /*
2231  *      vm_page_requeue:
2232  *
2233  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2234  *
2235  *      The page must be locked.
2236  */
2237 void
2238 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2239 {
2240         struct vm_pagequeue *pq;
2241
2242         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2243         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2244             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2245         pq = vm_page_pagequeue(m);
2246         vm_pagequeue_lock(pq);
2247         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2248         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2249         vm_pagequeue_unlock(pq);
2250 }
2251
2252 /*
2253  *      vm_page_requeue_locked:
2254  *
2255  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2256  *
2257  *      The page queue must be locked.
2258  */
2259 void
2260 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2261 {
2262         struct vm_pagequeue *pq;
2263
2264         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2265             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2266         pq = vm_page_pagequeue(m);
2267         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2268         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2269         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2270 }
2271
2272 /*
2273  *      vm_page_activate:
2274  *
2275  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2276  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2277  *      mess with it.
2278  *
2279  *      The page must be locked.
2280  */
2281 void
2282 vm_page_activate(vm_page_t m)
2283 {
2284         int queue;
2285
2286         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2287         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2288                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2289                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2290                                 m->act_count = ACT_INIT;
2291                         if (queue != PQ_NONE)
2292                                 vm_page_dequeue(m);
2293                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2294                 } else
2295                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2296                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2297         } else {
2298                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2299                         m->act_count = ACT_INIT;
2300         }
2301 }
2302
2303 /*
2304  *      vm_page_free_wakeup:
2305  *
2306  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
2307  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
2308  *      queues.
2309  *
2310  *      The page queues must be locked.
2311  */
2312 static inline void
2313 vm_page_free_wakeup(void)
2314 {
2315
2316         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2317         /*
2318          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2319          * some free.
2320          */
2321         if (vm_pageout_pages_needed &&
2322             vm_cnt.v_cache_count + vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2323                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2324                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2325         }
2326         /*
2327          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2328          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2329          * lots of memory. this process will swapin processes.
2330          */
2331         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2332                 vm_pages_needed = 0;
2333                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2334         }
2335 }
2336
2337 /*
2338  *      Turn a cached page into a free page, by changing its attributes.
2339  *      Keep the statistics up-to-date.
2340  *
2341  *      The free page queue must be locked.
2342  */
2343 static void
2344 vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m)
2345 {
2346
2347         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2348
2349         m->object = NULL;
2350         m->valid = 0;
2351         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
2352             ("vm_page_cache_turn_free: page %p is not cached", m));
2353         m->flags &= ~PG_CACHED;
2354         vm_cnt.v_cache_count--;
2355         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2356 }
2357
2358 /*
2359  *      vm_page_free_toq:
2360  *
2361  *      Returns the given page to the free list,
2362  *      disassociating it with any VM object.
2363  *
2364  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2365  */
2366 void
2367 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2368 {
2369
2370         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2371                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2372                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2373                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2374         } else
2375                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2376                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2377         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2378
2379         if (vm_page_sbusied(m))
2380                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2381
2382         /*
2383          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2384          * the page here because we do not want to call the pager's
2385          * callback routine until after we've put the page on the
2386          * appropriate free queue.
2387          */
2388         vm_page_remque(m);
2389         vm_page_remove(m);
2390
2391         /*
2392          * If fictitious remove object association and
2393          * return, otherwise delay object association removal.
2394          */
2395         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2396                 return;
2397         }
2398
2399         m->valid = 0;
2400         vm_page_undirty(m);
2401
2402         if (m->wire_count != 0)
2403                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2404         if (m->hold_count != 0) {
2405                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2406                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2407                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2408                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2409         } else {
2410                 /*
2411                  * Restore the default memory attribute to the page.
2412                  */
2413                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2414                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2415
2416                 /*
2417                  * Insert the page into the physical memory allocator's
2418                  * cache/free page queues.
2419                  */
2420                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2421                 vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2422 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2423                 if (!vm_reserv_free_page(m))
2424 #else
2425                 if (TRUE)
2426 #endif
2427                         vm_phys_free_pages(m, 0);
2428                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2429                         ++vm_page_zero_count;
2430                 else
2431                         vm_page_zero_idle_wakeup();
2432                 vm_page_free_wakeup();
2433                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2434         }
2435 }
2436
2437 /*
2438  *      vm_page_wire:
2439  *
2440  *      Mark this page as wired down by yet
2441  *      another map, removing it from paging queues
2442  *      as necessary.
2443  *
2444  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
2445  *
2446  *      The page must be locked.
2447  */
2448 void
2449 vm_page_wire(vm_page_t m)
2450 {
2451
2452         /*
2453          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
2454          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
2455          * it is already off the queues).
2456          */
2457         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2458         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2459                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2460                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
2461                     m));
2462                 return;
2463         }
2464         if (m->wire_count == 0) {
2465                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
2466                     m->queue == PQ_NONE,
2467                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
2468                 vm_page_remque(m);
2469                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2470         }
2471         m->wire_count++;
2472         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
2473 }
2474
2475 /*
2476  * vm_page_unwire:
2477  *
2478  * Release one wiring of the specified page, potentially enabling it to be
2479  * paged again.  If paging is enabled, then the value of the parameter
2480  * "queue" determines the queue to which the page is added.
2481  *
2482  * However, unless the page belongs to an object, it is not enqueued because
2483  * it cannot be paged out.
2484  *
2485  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
2486  *
2487  * A managed page must be locked.
2488  */
2489 void
2490 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
2491 {
2492
2493         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2494             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
2495             queue, m));
2496         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2497                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2498         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2499                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2500             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
2501                 return;
2502         }
2503         if (m->wire_count > 0) {
2504                 m->wire_count--;
2505                 if (m->wire_count == 0) {
2506                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2507                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2508                             m->object == NULL)
2509                                 return;
2510                         if (queue == PQ_INACTIVE)
2511                                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2512                         vm_page_enqueue(queue, m);
2513                 }
2514         } else
2515                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
2516 }
2517
2518 /*
2519  * Move the specified page to the inactive queue.
2520  *
2521  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
2522  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
2523  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
2524  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
2525  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
2526  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
2527  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
2528  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound
2529  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
2530  * reused more quickly.
2531  *
2532  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
2533  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
2534  * except without unmapping it from the process address space.
2535  *
2536  * The page must be locked.
2537  */
2538 static inline void
2539 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
2540 {
2541         struct vm_pagequeue *pq;
2542         int queue;
2543
2544         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2545
2546         /*
2547          * Ignore if already inactive.
2548          */
2549         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE)
2550                 return;
2551         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2552                 if (queue != PQ_NONE)
2553                         vm_page_dequeue(m);
2554                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2555                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
2556                 vm_pagequeue_lock(pq);
2557                 m->queue = PQ_INACTIVE;
2558                 if (athead)
2559                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2560                 else
2561                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2562                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2563                 vm_pagequeue_unlock(pq);
2564         }
2565 }
2566
2567 /*
2568  * Move the specified page to the inactive queue.
2569  *
2570  * The page must be locked.
2571  */
2572 void
2573 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
2574 {
2575
2576         _vm_page_deactivate(m, 0);
2577 }
2578
2579 /*
2580  * vm_page_try_to_cache:
2581  *
2582  * Returns 0 on failure, 1 on success
2583  */
2584 int
2585 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
2586 {
2587
2588         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2589         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2590         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
2591             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
2592                 return (0);
2593         pmap_remove_all(m);
2594         if (m->dirty)
2595                 return (0);
2596         vm_page_cache(m);
2597         return (1);
2598 }
2599
2600 /*
2601  * vm_page_try_to_free()
2602  *
2603  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
2604  *      1 is returned on success, 0 on failure.
2605  */
2606 int
2607 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
2608 {
2609
2610         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2611         if (m->object != NULL)
2612                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2613         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
2614             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
2615                 return (0);
2616         pmap_remove_all(m);
2617         if (m->dirty)
2618                 return (0);
2619         vm_page_free(m);
2620         return (1);
2621 }
2622
2623 /*
2624  * vm_page_cache
2625  *
2626  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
2627  *
2628  * The object and page must be locked.
2629  */
2630 void
2631 vm_page_cache(vm_page_t m)
2632 {
2633         vm_object_t object;
2634         boolean_t cache_was_empty;
2635
2636         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2637         object = m->object;
2638         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2639         if (vm_page_busied(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) ||
2640             m->hold_count || m->wire_count)
2641                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
2642         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2643             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
2644         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
2645         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
2646             (object->type == OBJT_SWAP &&
2647             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
2648                 /*
2649                  * Hypothesis: A cache-eligible page belonging to a
2650                  * default object or swap object but without a backing
2651                  * store must be zero filled.
2652                  */
2653                 vm_page_free(m);
2654                 return;
2655         }
2656         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
2657             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
2658
2659         /*
2660          * Remove the page from the paging queues.
2661          */
2662         vm_page_remque(m);
2663
2664         /*
2665          * Remove the page from the object's collection of resident
2666          * pages.
2667          */
2668         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
2669         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
2670         object->resident_page_count--;
2671
2672         /*
2673          * Restore the default memory attribute to the page.
2674          */
2675         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2676                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2677
2678         /*
2679          * Insert the page into the object's collection of cached pages
2680          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
2681          */
2682         m->flags &= ~PG_ZERO;
2683         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2684         cache_was_empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
2685         if (vm_radix_insert(&object->cache, m)) {
2686                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2687                 if (object->resident_page_count == 0)
2688                         vdrop(object->handle);
2689                 m->object = NULL;
2690                 vm_page_free(m);
2691                 return;
2692         }
2693
2694         /*
2695          * The above call to vm_radix_insert() could reclaim the one pre-
2696          * existing cached page from this object, resulting in a call to
2697          * vdrop().
2698          */
2699         if (!cache_was_empty)
2700                 cache_was_empty = vm_radix_is_singleton(&object->cache);
2701
2702         m->flags |= PG_CACHED;
2703         vm_cnt.v_cache_count++;
2704         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
2705 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2706         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
2707 #else
2708         if (TRUE) {
2709 #endif
2710                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
2711                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2712         }
2713         vm_page_free_wakeup();
2714         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2715
2716         /*
2717          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
2718          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
2719          * the object's only resident page.
2720          */
2721         if (object->type == OBJT_VNODE) {
2722                 if (cache_was_empty && object->resident_page_count != 0)
2723                         vhold(object->handle);
2724                 else if (!cache_was_empty && object->resident_page_count == 0)
2725                         vdrop(object->handle);
2726         }
2727 }
2728
2729 /*
2730  * vm_page_advise
2731  *
2732  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
2733  *      is used by madvise().
2734  *
2735  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
2736  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
2737  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
2738  *      fully cached.  On the other hand, if we move the page to the inactive
2739  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects
2740  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
2741  *
2742  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
2743  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
2744  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
2745  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
2746  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
2747  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
2748  *      often.
2749  *
2750  *      The object and page must be locked.
2751  */
2752 void
2753 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
2754 {
2755         int dnw, head;
2756
2757         vm_page_assert_locked(m);
2758         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2759         if (advice == MADV_FREE) {
2760                 /*
2761                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
2762                  * up by the system.  However, such pages are often reused
2763                  * quickly by malloc() so we do not do anything that would
2764                  * cause a page fault if we can help it.
2765                  *
2766                  * Specifically, we do not try to actually free the page now
2767                  * nor do we try to put it in the cache (which would cause a
2768                  * page fault on reuse).
2769                  *
2770                  * But we do make the page is freeable as we can without
2771                  * actually taking the step of unmapping it.
2772                  */
2773                 m->dirty = 0;
2774                 m->act_count = 0;
2775         } else if (advice != MADV_DONTNEED)
2776                 return;
2777         dnw = PCPU_GET(dnweight);
2778         PCPU_INC(dnweight);
2779
2780         /*
2781          * Occasionally leave the page alone.
2782          */
2783         if ((dnw & 0x01F0) == 0 || m->queue == PQ_INACTIVE) {
2784                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
2785                         --m->act_count;
2786                 return;
2787         }
2788
2789         /*
2790          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
2791          * immediately reactivate the page.
2792          */
2793         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
2794
2795         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
2796                 vm_page_dirty(m);
2797
2798         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
2799                 /*
2800                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
2801                  */
2802                 head = 0;
2803         } else {
2804                 /*
2805                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
2806                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
2807                  * at the head of the queue instead of the tail.
2808                  */
2809                 head = 1;
2810         }
2811         _vm_page_deactivate(m, head);
2812 }
2813
2814 /*
2815  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
2816  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
2817  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
2818  * and then conditionally zero it.
2819  *
2820  * This routine may sleep.
2821  *
2822  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
2823  * and reacquired if the routine sleeps.
2824  */
2825 vm_page_t
2826 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
2827 {
2828         vm_page_t m;
2829         int sleep;
2830
2831         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2832         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
2833             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
2834             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
2835 retrylookup:
2836         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
2837                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
2838                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
2839                 if (sleep) {
2840                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
2841                                 return (NULL);
2842                         /*
2843                          * Reference the page before unlocking and
2844                          * sleeping so that the page daemon is less
2845                          * likely to reclaim it.
2846                          */
2847                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2848                         vm_page_lock(m);
2849                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2850                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt");
2851                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2852                         goto retrylookup;
2853                 } else {
2854                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2855                                 vm_page_lock(m);
2856                                 vm_page_wire(m);
2857                                 vm_page_unlock(m);
2858                         }
2859                         if ((allocflags &
2860                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
2861                                 vm_page_xbusy(m);
2862                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
2863                                 vm_page_sbusy(m);
2864                         return (m);
2865                 }
2866         }
2867         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags);
2868         if (m == NULL) {
2869                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
2870                         return (NULL);
2871                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2872                 VM_WAIT;
2873                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2874                 goto retrylookup;
2875         } else if (m->valid != 0)
2876                 return (m);
2877         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
2878                 pmap_zero_page(m);
2879         return (m);
2880 }
2881
2882 /*
2883  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
2884  *
2885  * Inputs are required to range within a page.
2886  */
2887 vm_page_bits_t
2888 vm_page_bits(int base, int size)
2889 {
2890         int first_bit;
2891         int last_bit;
2892
2893         KASSERT(
2894             base + size <= PAGE_SIZE,
2895             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
2896         );
2897
2898         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
2899                 return (0);
2900
2901         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
2902         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
2903
2904         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
2905             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
2906 }
2907
2908 /*
2909  *      vm_page_set_valid_range:
2910  *
2911  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
2912  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2913  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2914  *      such chunks will be zeroed.
2915  *
2916  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2917  */
2918 void
2919 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
2920 {
2921         int endoff, frag;
2922
2923         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2924         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2925                 return;
2926
2927         /*
2928          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2929          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2930          * first block.
2931          */
2932         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2933             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2934                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2935
2936         /*
2937          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
2938          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2939          * the last block.
2940          */
2941         endoff = base + size;
2942         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2943             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2944                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2945                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2946
2947         /*
2948          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
2949          * is already dirty.
2950          */
2951         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
2952             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
2953
2954         /*
2955          * Set valid bits inclusive of any overlap.
2956          */
2957         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
2962  */
2963 static __inline void
2964 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
2965 {
2966         uintptr_t addr;
2967 #if PAGE_SIZE < 16384
2968         int shift;
2969 #endif
2970
2971         /*
2972          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
2973          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
2974          * set by a concurrent pmap operation.
2975          */
2976         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2977         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
2978                 m->dirty &= ~pagebits;
2979         else {
2980                 /*
2981                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
2982                  * holding a distinguished lock.  The combination of
2983                  * the object's lock and an atomic operation suffice
2984                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
2985                  *
2986                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
2987                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
2988                  * alignment is needed. Only require existence of
2989                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
2990                  */
2991                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
2992 #if PAGE_SIZE == 32768
2993                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
2994 #elif PAGE_SIZE == 16384
2995                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
2996 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
2997                 /*
2998                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
2999                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3000                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3001                  */
3002                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3003 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3004                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3005 #else
3006                 shift *= NBBY;
3007 #endif
3008                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3009                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3010 #endif          /* PAGE_SIZE */
3011         }
3012 }
3013
3014 /*
3015  *      vm_page_set_validclean:
3016  *
3017  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3018  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3019  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3020  *      such chunks will be zero'd.
3021  *
3022  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3023  */
3024 void
3025 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3026 {
3027         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3028         int endoff, frag;
3029
3030         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3031         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3032                 return;
3033
3034         /*
3035          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3036          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3037          * first block.
3038          */
3039         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
3040             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3041                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3042
3043         /*
3044          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3045          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3046          * the last block.
3047          */
3048         endoff = base + size;
3049         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
3050             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3051                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3052                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3053
3054         /*
3055          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3056          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3057          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3058          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3059          * be set again.
3060          *
3061          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3062          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3063          * the range.
3064          */
3065         oldvalid = m->valid;
3066         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3067         m->valid |= pagebits;
3068 #if 0   /* NOT YET */
3069         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3070                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3071                 base += frag;
3072                 size -= frag;
3073                 if (size < 0)
3074                         size = 0;
3075         }
3076         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3077 #endif
3078         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3079                 /*
3080                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3081                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3082                  * fully valid.
3083                  */
3084                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3085                         /*
3086                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3087                          * a concurrent pmap operation, such as
3088                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3089                          * pmap and set the dirty field on the page before
3090                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3091                          * field was cleared here.
3092                          */
3093                         pmap_clear_modify(m);
3094                 m->dirty = 0;
3095                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3096         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3097                 m->dirty &= ~pagebits;
3098         else
3099                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3100 }
3101
3102 void
3103 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3104 {
3105
3106         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3107 }
3108
3109 /*
3110  *      vm_page_set_invalid:
3111  *
3112  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3113  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3114  */
3115 void
3116 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3117 {
3118         vm_page_bits_t bits;
3119         vm_object_t object;
3120
3121         object = m->object;
3122         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3123         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3124             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3125                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3126         else
3127                 bits = vm_page_bits(base, size);
3128         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
3129                 pmap_remove_all(m);
3130         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3131             !pmap_page_is_mapped(m),
3132             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3133         m->valid &= ~bits;
3134         m->dirty &= ~bits;
3135 }
3136
3137 /*
3138  * vm_page_zero_invalid()
3139  *
3140  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3141  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3142  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3143  *      page so user code sees what it expects.
3144  *
3145  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3146  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3147  */
3148 void
3149 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3150 {
3151         int b;
3152         int i;
3153
3154         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3155         /*
3156          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3157          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3158          * valid bit may be set ) have already been zerod by
3159          * vm_page_set_validclean().
3160          */
3161         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3162                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3163                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3164                         if (i > b) {
3165                                 pmap_zero_page_area(m,
3166                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3167                         }
3168                         b = i + 1;
3169                 }
3170         }
3171
3172         /*
3173          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3174          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3175          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3176          */
3177         if (setvalid)
3178                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3179 }
3180
3181 /*
3182  *      vm_page_is_valid:
3183  *
3184  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3185  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3186  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3187  */
3188 int
3189 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3190 {
3191         vm_page_bits_t bits;
3192
3193         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3194         bits = vm_page_bits(base, size);
3195         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3196 }
3197
3198 /*
3199  *      vm_page_ps_is_valid:
3200  *
3201  *      Returns TRUE if the entire (super)page is valid and FALSE otherwise.
3202  */
3203 boolean_t
3204 vm_page_ps_is_valid(vm_page_t m)
3205 {
3206         int i, npages;
3207
3208         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3209         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3210
3211         /*
3212          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3213          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3214          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3215          */
3216         for (i = 0; i < npages; i++) {
3217                 if (m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3218                         return (FALSE);
3219         }
3220         return (TRUE);
3221 }
3222
3223 /*
3224  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3225  */
3226 void
3227 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3228 {
3229
3230         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3231         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3232                 vm_page_dirty(m);
3233 }
3234
3235 void
3236 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3237 {
3238
3239         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3240 }
3241
3242 void
3243 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3244 {
3245
3246         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3247 }
3248
3249 int
3250 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3251 {
3252
3253         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3254 }
3255
3256 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3257 void
3258 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3259 {
3260
3261         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3262 }
3263
3264 void
3265 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3266 {
3267
3268         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3269 }
3270 #endif
3271
3272 #ifdef INVARIANTS
3273 void
3274 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3275 {
3276
3277         /*
3278          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3279          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3280          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3281          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3282          */
3283         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3284                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3285 }
3286
3287 void
3288 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3289 {
3290
3291         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3292                 return;
3293
3294         /*
3295          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3296          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3297          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3298          */
3299         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3300             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3301         if (!vm_page_xbusied(m))
3302                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3303 }
3304 #endif
3305
3306 #include "opt_ddb.h"
3307 #ifdef DDB
3308 #include <sys/kernel.h>
3309
3310 #include <ddb/ddb.h>
3311
3312 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3313 {
3314         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3315         db_printf("vm_cnt.v_cache_count: %d\n", vm_cnt.v_cache_count);
3316         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3317         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3318         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3319         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3320         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3321         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3322         db_printf("vm_cnt.v_cache_min: %d\n", vm_cnt.v_cache_min);
3323         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3324 }
3325
3326 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3327 {
3328         int dom;
3329
3330         db_printf("pq_free %d pq_cache %d\n",
3331             vm_cnt.v_free_count, vm_cnt.v_cache_count);
3332         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3333                 db_printf(
3334         "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pass %d\n",
3335                     dom,
3336                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3337                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3338                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3339                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3340                     vm_dom[dom].vmd_pass);
3341         }
3342 }
3343
3344 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3345 {
3346         vm_page_t m;
3347         boolean_t phys;
3348
3349         if (!have_addr) {
3350                 db_printf("show pginfo addr\n");
3351                 return;
3352         }
3353
3354         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3355         if (phys)
3356                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3357         else
3358                 m = (vm_page_t)addr;
3359         db_printf(
3360     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3361     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3362             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3363             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3364             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3365 }
3366 #endif /* DDB */