kernel - Improve physio performance
[dragonfly.git] / sys / vm / swap_pager.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1998-2010 The DragonFly Project.  All rights reserved.
5  * 
6  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
7  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
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  * 
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
17  *    the documentation and/or other materials provided with the
18  *    distribution.
19  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
20  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
21  *    from this software without specific, prior written permission.
22  * 
23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
24  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
25  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
26  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
27  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
28  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
29  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
30  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
31  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
32  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
33  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  * 
36  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
37  * Copyright (c) 1990 University of Utah.
38  * Copyright (c) 1991, 1993
39  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
40  *
41  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
42  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
43  * Science Department.
44  *
45  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
46  * modification, are permitted provided that the following conditions
47  * are met:
48  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
50  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
51  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
52  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
53  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
54  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
55  *    without specific prior written permission.
56  *
57  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
58  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
59  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
60  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
61  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
62  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
63  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
64  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
65  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
66  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
67  * SUCH DAMAGE.
68  *
69  *                              New Swap System
70  *                              Matthew Dillon
71  *
72  * Radix Bitmap 'blists'.
73  *
74  *      - The new swapper uses the new radix bitmap code.  This should scale
75  *        to arbitrarily small or arbitrarily large swap spaces and an almost
76  *        arbitrary degree of fragmentation.
77  *
78  * Features:
79  *
80  *      - on the fly reallocation of swap during putpages.  The new system
81  *        does not try to keep previously allocated swap blocks for dirty
82  *        pages.  
83  *
84  *      - on the fly deallocation of swap
85  *
86  *      - No more garbage collection required.  Unnecessarily allocated swap
87  *        blocks only exist for dirty vm_page_t's now and these are already
88  *        cycled (in a high-load system) by the pager.  We also do on-the-fly
89  *        removal of invalidated swap blocks when a page is destroyed
90  *        or renamed.
91  *
92  * from: Utah $Hdr: swap_pager.c 1.4 91/04/30$
93  * @(#)swap_pager.c     8.9 (Berkeley) 3/21/94
94  * $FreeBSD: src/sys/vm/swap_pager.c,v 1.130.2.12 2002/08/31 21:15:55 dillon Exp $
95  */
96
97 #include <sys/param.h>
98 #include <sys/systm.h>
99 #include <sys/conf.h>
100 #include <sys/kernel.h>
101 #include <sys/proc.h>
102 #include <sys/buf.h>
103 #include <sys/vnode.h>
104 #include <sys/malloc.h>
105 #include <sys/vmmeter.h>
106 #include <sys/sysctl.h>
107 #include <sys/blist.h>
108 #include <sys/lock.h>
109 #include <sys/thread2.h>
110
111 #include "opt_swap.h"
112 #include <vm/vm.h>
113 #include <vm/vm_object.h>
114 #include <vm/vm_page.h>
115 #include <vm/vm_pager.h>
116 #include <vm/vm_pageout.h>
117 #include <vm/swap_pager.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/vm_zone.h>
120 #include <vm/vnode_pager.h>
121
122 #include <sys/buf2.h>
123 #include <vm/vm_page2.h>
124
125 #ifndef MAX_PAGEOUT_CLUSTER
126 #define MAX_PAGEOUT_CLUSTER     SWB_NPAGES
127 #endif
128
129 #define SWM_FREE        0x02    /* free, period                 */
130 #define SWM_POP         0x04    /* pop out                      */
131
132 #define SWBIO_READ      0x01
133 #define SWBIO_WRITE     0x02
134 #define SWBIO_SYNC      0x04
135
136 struct swfreeinfo {
137         vm_object_t     object;
138         vm_pindex_t     basei;
139         vm_pindex_t     begi;
140         vm_pindex_t     endi;   /* inclusive */
141 };
142
143 struct swswapoffinfo {
144         vm_object_t     object;
145         int             devidx;
146         int             shared;
147 };
148
149 /*
150  * vm_swap_size is in page-sized chunks now.  It was DEV_BSIZE'd chunks
151  * in the old system.
152  */
153
154 int swap_pager_full;            /* swap space exhaustion (task killing) */
155 int swap_fail_ticks;            /* when we became exhausted */
156 int swap_pager_almost_full;     /* swap space exhaustion (w/ hysteresis)*/
157 int vm_swap_cache_use;
158 int vm_swap_anon_use;
159 static int vm_report_swap_allocs;
160
161 static int nsw_rcount;          /* free read buffers                    */
162 static int nsw_wcount_sync;     /* limit write buffers / synchronous    */
163 static int nsw_wcount_async;    /* limit write buffers / asynchronous   */
164 static int nsw_wcount_async_max;/* assigned maximum                     */
165 static int nsw_cluster_max;     /* maximum VOP I/O allowed              */
166
167 struct blist *swapblist;
168 static int swap_async_max = 4;  /* maximum in-progress async I/O's      */
169 static int swap_burst_read = 0; /* allow burst reading */
170 static swblk_t swapiterator;    /* linearize allocations */
171
172 static struct spinlock swapbp_spin = SPINLOCK_INITIALIZER(&swapbp_spin, "swapbp_spin");
173
174 /* from vm_swap.c */
175 extern struct vnode *swapdev_vp;
176 extern struct swdevt *swdevt;
177 extern int nswdev;
178
179 #define BLK2DEVIDX(blk) (nswdev > 1 ? blk / dmmax % nswdev : 0)
180
181 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_async_max,
182         CTLFLAG_RW, &swap_async_max, 0, "Maximum running async swap ops");
183 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_burst_read,
184         CTLFLAG_RW, &swap_burst_read, 0, "Allow burst reads for pageins");
185
186 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_cache_use,
187         CTLFLAG_RD, &vm_swap_cache_use, 0, "");
188 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_anon_use,
189         CTLFLAG_RD, &vm_swap_anon_use, 0, "");
190 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_size,
191         CTLFLAG_RD, &vm_swap_size, 0, "");
192 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, report_swap_allocs,
193         CTLFLAG_RW, &vm_report_swap_allocs, 0, "");
194
195 vm_zone_t               swap_zone;
196
197 /*
198  * Red-Black tree for swblock entries
199  *
200  * The caller must hold vm_token
201  */
202 RB_GENERATE2(swblock_rb_tree, swblock, swb_entry, rb_swblock_compare,
203              vm_pindex_t, swb_index);
204
205 int
206 rb_swblock_compare(struct swblock *swb1, struct swblock *swb2)
207 {
208         if (swb1->swb_index < swb2->swb_index)
209                 return(-1);
210         if (swb1->swb_index > swb2->swb_index)
211                 return(1);
212         return(0);
213 }
214
215 static
216 int
217 rb_swblock_scancmp(struct swblock *swb, void *data)
218 {
219         struct swfreeinfo *info = data;
220
221         if (swb->swb_index < info->basei)
222                 return(-1);
223         if (swb->swb_index > info->endi)
224                 return(1);
225         return(0);
226 }
227
228 static
229 int
230 rb_swblock_condcmp(struct swblock *swb, void *data)
231 {
232         struct swfreeinfo *info = data;
233
234         if (swb->swb_index < info->basei)
235                 return(-1);
236         return(0);
237 }
238
239 /*
240  * pagerops for OBJT_SWAP - "swap pager".  Some ops are also global procedure
241  * calls hooked from other parts of the VM system and do not appear here.
242  * (see vm/swap_pager.h).
243  */
244
245 static void     swap_pager_dealloc (vm_object_t object);
246 static int      swap_pager_getpage (vm_object_t, vm_page_t *, int);
247 static void     swap_chain_iodone(struct bio *biox);
248
249 struct pagerops swappagerops = {
250         swap_pager_dealloc,     /* deallocate an OBJT_SWAP object       */
251         swap_pager_getpage,     /* pagein                               */
252         swap_pager_putpages,    /* pageout                              */
253         swap_pager_haspage      /* get backing store status for page    */
254 };
255
256 /*
257  * dmmax is in page-sized chunks with the new swap system.  It was
258  * dev-bsized chunks in the old.  dmmax is always a power of 2.
259  *
260  * swap_*() routines are externally accessible.  swp_*() routines are
261  * internal.
262  */
263
264 int dmmax;
265 static int dmmax_mask;
266 int nswap_lowat = 128;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
267 int nswap_hiwat = 512;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
268
269 static __inline void    swp_sizecheck (void);
270 static void     swp_pager_async_iodone (struct bio *bio);
271
272 /*
273  * Swap bitmap functions
274  */
275
276 static __inline void    swp_pager_freeswapspace(vm_object_t object,
277                                                 swblk_t blk, int npages);
278 static __inline swblk_t swp_pager_getswapspace(vm_object_t object, int npages);
279
280 /*
281  * Metadata functions
282  */
283
284 static void swp_pager_meta_convert(vm_object_t);
285 static void swp_pager_meta_build(vm_object_t, vm_pindex_t, swblk_t);
286 static void swp_pager_meta_free(vm_object_t, vm_pindex_t, vm_pindex_t);
287 static void swp_pager_meta_free_all(vm_object_t);
288 static swblk_t swp_pager_meta_ctl(vm_object_t, vm_pindex_t, int);
289
290 /*
291  * SWP_SIZECHECK() -    update swap_pager_full indication
292  *      
293  *      update the swap_pager_almost_full indication and warn when we are
294  *      about to run out of swap space, using lowat/hiwat hysteresis.
295  *
296  *      Clear swap_pager_full ( task killing ) indication when lowat is met.
297  *
298  * No restrictions on call
299  * This routine may not block.
300  * SMP races are ok.
301  */
302 static __inline void
303 swp_sizecheck(void)
304 {
305         if (vm_swap_size < nswap_lowat) {
306                 if (swap_pager_almost_full == 0) {
307                         kprintf("swap_pager: out of swap space\n");
308                         swap_pager_almost_full = 1;
309                         swap_fail_ticks = ticks;
310                 }
311         } else {
312                 swap_pager_full = 0;
313                 if (vm_swap_size > nswap_hiwat)
314                         swap_pager_almost_full = 0;
315         }
316 }
317
318 /*
319  * SWAP_PAGER_INIT() -  initialize the swap pager!
320  *
321  *      Expected to be started from system init.  NOTE:  This code is run 
322  *      before much else so be careful what you depend on.  Most of the VM
323  *      system has yet to be initialized at this point.
324  *
325  * Called from the low level boot code only.
326  */
327 static void
328 swap_pager_init(void *arg __unused)
329 {
330         /*
331          * Device Stripe, in PAGE_SIZE'd blocks
332          */
333         dmmax = SWB_NPAGES * 2;
334         dmmax_mask = ~(dmmax - 1);
335 }
336 SYSINIT(vm_mem, SI_BOOT1_VM, SI_ORDER_THIRD, swap_pager_init, NULL);
337
338 /*
339  * SWAP_PAGER_SWAP_INIT() - swap pager initialization from pageout process
340  *
341  *      Expected to be started from pageout process once, prior to entering
342  *      its main loop.
343  *
344  * Called from the low level boot code only.
345  */
346 void
347 swap_pager_swap_init(void)
348 {
349         int n, n2;
350
351         /*
352          * Number of in-transit swap bp operations.  Don't
353          * exhaust the pbufs completely.  Make sure we
354          * initialize workable values (0 will work for hysteresis
355          * but it isn't very efficient).
356          *
357          * The nsw_cluster_max is constrained by the number of pages an XIO
358          * holds, i.e., (MAXPHYS/PAGE_SIZE) and our locally defined
359          * MAX_PAGEOUT_CLUSTER.   Also be aware that swap ops are
360          * constrained by the swap device interleave stripe size.
361          *
362          * Currently we hardwire nsw_wcount_async to 4.  This limit is 
363          * designed to prevent other I/O from having high latencies due to
364          * our pageout I/O.  The value 4 works well for one or two active swap
365          * devices but is probably a little low if you have more.  Even so,
366          * a higher value would probably generate only a limited improvement
367          * with three or four active swap devices since the system does not
368          * typically have to pageout at extreme bandwidths.   We will want
369          * at least 2 per swap devices, and 4 is a pretty good value if you
370          * have one NFS swap device due to the command/ack latency over NFS.
371          * So it all works out pretty well.
372          */
373
374         nsw_cluster_max = min((MAXPHYS/PAGE_SIZE), MAX_PAGEOUT_CLUSTER);
375
376         nsw_rcount = (nswbuf_kva + 1) / 2;
377         nsw_wcount_sync = (nswbuf_kva + 3) / 4;
378         nsw_wcount_async = 4;
379         nsw_wcount_async_max = nsw_wcount_async;
380
381         /*
382          * The zone is dynamically allocated so generally size it to
383          * maxswzone (32MB to 512MB of KVM).  Set a minimum size based
384          * on physical memory of around 8x (each swblock can hold 16 pages).
385          *
386          * With the advent of SSDs (vs HDs) the practical (swap:memory) ratio
387          * has increased dramatically.
388          */
389         n = vmstats.v_page_count / 2;
390         if (maxswzone && n < maxswzone / sizeof(struct swblock))
391                 n = maxswzone / sizeof(struct swblock);
392         n2 = n;
393
394         do {
395                 swap_zone = zinit(
396                         "SWAPMETA", 
397                         sizeof(struct swblock), 
398                         n,
399                         ZONE_INTERRUPT, 
400                         1);
401                 if (swap_zone != NULL)
402                         break;
403                 /*
404                  * if the allocation failed, try a zone two thirds the
405                  * size of the previous attempt.
406                  */
407                 n -= ((n + 2) / 3);
408         } while (n > 0);
409
410         if (swap_zone == NULL)
411                 panic("swap_pager_swap_init: swap_zone == NULL");
412         if (n2 != n)
413                 kprintf("Swap zone entries reduced from %d to %d.\n", n2, n);
414 }
415
416 /*
417  * SWAP_PAGER_ALLOC() - allocate a new OBJT_SWAP VM object and instantiate
418  *                      its metadata structures.
419  *
420  *      This routine is called from the mmap and fork code to create a new
421  *      OBJT_SWAP object.  We do this by creating an OBJT_DEFAULT object
422  *      and then converting it with swp_pager_meta_convert().
423  *
424  *      We only support unnamed objects.
425  *
426  * No restrictions.
427  */
428 vm_object_t
429 swap_pager_alloc(void *handle, off_t size, vm_prot_t prot, off_t offset)
430 {
431         vm_object_t object;
432
433         KKASSERT(handle == NULL);
434         object = vm_object_allocate_hold(OBJT_DEFAULT,
435                                          OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
436         swp_pager_meta_convert(object);
437         vm_object_drop(object);
438
439         return (object);
440 }
441
442 /*
443  * SWAP_PAGER_DEALLOC() -       remove swap metadata from object
444  *
445  *      The swap backing for the object is destroyed.  The code is 
446  *      designed such that we can reinstantiate it later, but this
447  *      routine is typically called only when the entire object is
448  *      about to be destroyed.
449  *
450  * The object must be locked or unreferenceable.
451  * No other requirements.
452  */
453 static void
454 swap_pager_dealloc(vm_object_t object)
455 {
456         vm_object_hold(object);
457         vm_object_pip_wait(object, "swpdea");
458
459         /*
460          * Free all remaining metadata.  We only bother to free it from 
461          * the swap meta data.  We do not attempt to free swapblk's still
462          * associated with vm_page_t's for this object.  We do not care
463          * if paging is still in progress on some objects.
464          */
465         swp_pager_meta_free_all(object);
466         vm_object_drop(object);
467 }
468
469 /************************************************************************
470  *                      SWAP PAGER BITMAP ROUTINES                      *
471  ************************************************************************/
472
473 /*
474  * SWP_PAGER_GETSWAPSPACE() -   allocate raw swap space
475  *
476  *      Allocate swap for the requested number of pages.  The starting
477  *      swap block number (a page index) is returned or SWAPBLK_NONE
478  *      if the allocation failed.
479  *
480  *      Also has the side effect of advising that somebody made a mistake
481  *      when they configured swap and didn't configure enough.
482  *
483  * The caller must hold the object.
484  * This routine may not block.
485  */
486 static __inline swblk_t
487 swp_pager_getswapspace(vm_object_t object, int npages)
488 {
489         swblk_t blk;
490
491         lwkt_gettoken(&vm_token);
492         blk = blist_allocat(swapblist, npages, swapiterator);
493         if (blk == SWAPBLK_NONE)
494                 blk = blist_allocat(swapblist, npages, 0);
495         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
496                 if (swap_pager_full != 2) {
497                         if (vm_swap_size == 0)
498                                 kprintf("Warning: The system would like to "
499                                         "page to swap but no swap space "
500                                         "is configured!\n");
501                         else
502                                 kprintf("swap_pager_getswapspace: "
503                                         "unable to allocate=%d pages\n",
504                                         npages);
505                         swap_pager_full = 2;
506                         if (swap_pager_almost_full == 0)
507                                 swap_fail_ticks = ticks;
508                         swap_pager_almost_full = 1;
509                 }
510         } else {
511                 /* swapiterator = blk; disable for now, doesn't work well */
512                 swapacctspace(blk, -npages);
513                 if (object->type == OBJT_SWAP)
514                         vm_swap_anon_use += npages;
515                 else
516                         vm_swap_cache_use += npages;
517                 swp_sizecheck();
518         }
519         lwkt_reltoken(&vm_token);
520         return(blk);
521 }
522
523 /*
524  * SWP_PAGER_FREESWAPSPACE() -  free raw swap space 
525  *
526  *      This routine returns the specified swap blocks back to the bitmap.
527  *
528  *      Note:  This routine may not block (it could in the old swap code),
529  *      and through the use of the new blist routines it does not block.
530  *
531  *      We must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
532  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
533  *
534  * This routine may not block.
535  */
536
537 static __inline void
538 swp_pager_freeswapspace(vm_object_t object, swblk_t blk, int npages)
539 {
540         struct swdevt *sp = &swdevt[BLK2DEVIDX(blk)];
541
542         lwkt_gettoken(&vm_token);
543         sp->sw_nused -= npages;
544         if (object->type == OBJT_SWAP)
545                 vm_swap_anon_use -= npages;
546         else
547                 vm_swap_cache_use -= npages;
548
549         if (sp->sw_flags & SW_CLOSING) {
550                 lwkt_reltoken(&vm_token);
551                 return;
552         }
553
554         blist_free(swapblist, blk, npages);
555         vm_swap_size += npages;
556         swp_sizecheck();
557         lwkt_reltoken(&vm_token);
558 }
559
560 /*
561  * SWAP_PAGER_FREESPACE() -     frees swap blocks associated with a page
562  *                              range within an object.
563  *
564  *      This is a globally accessible routine.
565  *
566  *      This routine removes swapblk assignments from swap metadata.
567  *
568  *      The external callers of this routine typically have already destroyed 
569  *      or renamed vm_page_t's associated with this range in the object so 
570  *      we should be ok.
571  *
572  * No requirements.
573  */
574 void
575 swap_pager_freespace(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t size)
576 {
577         vm_object_hold(object);
578         swp_pager_meta_free(object, start, size);
579         vm_object_drop(object);
580 }
581
582 /*
583  * No requirements.
584  */
585 void
586 swap_pager_freespace_all(vm_object_t object)
587 {
588         vm_object_hold(object);
589         swp_pager_meta_free_all(object);
590         vm_object_drop(object);
591 }
592
593 /*
594  * This function conditionally frees swap cache swap starting at
595  * (*basei) in the object.  (count) swap blocks will be nominally freed.
596  * The actual number of blocks freed can be more or less than the
597  * requested number.
598  *
599  * This function nominally returns the number of blocks freed.  However,
600  * the actual number of blocks freed may be less then the returned value.
601  * If the function is unable to exhaust the object or if it is able to
602  * free (approximately) the requested number of blocks it returns
603  * a value n > count.
604  *
605  * If we exhaust the object we will return a value n <= count.
606  *
607  * The caller must hold the object.
608  *
609  * WARNING!  If count == 0 then -1 can be returned as a degenerate case,
610  *           callers should always pass a count value > 0.
611  */
612 static int swap_pager_condfree_callback(struct swblock *swap, void *data);
613
614 int
615 swap_pager_condfree(vm_object_t object, vm_pindex_t *basei, int count)
616 {
617         struct swfreeinfo info;
618         int n;
619         int t;
620
621         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
622
623         info.object = object;
624         info.basei = *basei;    /* skip up to this page index */
625         info.begi = count;      /* max swap pages to destroy */
626         info.endi = count * 8;  /* max swblocks to scan */
627
628         swblock_rb_tree_RB_SCAN(&object->swblock_root, rb_swblock_condcmp,
629                                 swap_pager_condfree_callback, &info);
630         *basei = info.basei;
631
632         /*
633          * Take the higher difference swblocks vs pages
634          */
635         n = count - (int)info.begi;
636         t = count * 8 - (int)info.endi;
637         if (n < t)
638                 n = t;
639         if (n < 1)
640                 n = 1;
641         return(n);
642 }
643
644 /*
645  * The idea is to free whole meta-block to avoid fragmenting
646  * the swap space or disk I/O.  We only do this if NO VM pages
647  * are present.
648  *
649  * We do not have to deal with clearing PG_SWAPPED in related VM
650  * pages because there are no related VM pages.
651  *
652  * The caller must hold the object.
653  */
654 static int
655 swap_pager_condfree_callback(struct swblock *swap, void *data)
656 {
657         struct swfreeinfo *info = data;
658         vm_object_t object = info->object;
659         int i;
660
661         for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
662                 if (vm_page_lookup(object, swap->swb_index + i))
663                         break;
664         }
665         info->basei = swap->swb_index + SWAP_META_PAGES;
666         if (i == SWAP_META_PAGES) {
667                 info->begi -= swap->swb_count;
668                 swap_pager_freespace(object, swap->swb_index, SWAP_META_PAGES);
669         }
670         --info->endi;
671         if ((int)info->begi < 0 || (int)info->endi < 0)
672                 return(-1);
673         lwkt_yield();
674         return(0);
675 }
676
677 /*
678  * Called by vm_page_alloc() when a new VM page is inserted
679  * into a VM object.  Checks whether swap has been assigned to
680  * the page and sets PG_SWAPPED as necessary.
681  *
682  * No requirements.
683  */
684 void
685 swap_pager_page_inserted(vm_page_t m)
686 {
687         if (m->object->swblock_count) {
688                 vm_object_hold(m->object);
689                 if (swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, 0) != SWAPBLK_NONE)
690                         vm_page_flag_set(m, PG_SWAPPED);
691                 vm_object_drop(m->object);
692         }
693 }
694
695 /*
696  * SWAP_PAGER_RESERVE() - reserve swap blocks in object
697  *
698  *      Assigns swap blocks to the specified range within the object.  The 
699  *      swap blocks are not zerod.  Any previous swap assignment is destroyed.
700  *
701  *      Returns 0 on success, -1 on failure.
702  *
703  * The caller is responsible for avoiding races in the specified range.
704  * No other requirements.
705  */
706 int
707 swap_pager_reserve(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_size_t size)
708 {
709         int n = 0;
710         swblk_t blk = SWAPBLK_NONE;
711         vm_pindex_t beg = start;        /* save start index */
712
713         vm_object_hold(object);
714
715         while (size) {
716                 if (n == 0) {
717                         n = BLIST_MAX_ALLOC;
718                         while ((blk = swp_pager_getswapspace(object, n)) ==
719                                SWAPBLK_NONE)
720                         {
721                                 n >>= 1;
722                                 if (n == 0) {
723                                         swp_pager_meta_free(object, beg,
724                                                             start - beg);
725                                         vm_object_drop(object);
726                                         return(-1);
727                                 }
728                         }
729                 }
730                 swp_pager_meta_build(object, start, blk);
731                 --size;
732                 ++start;
733                 ++blk;
734                 --n;
735         }
736         swp_pager_meta_free(object, start, n);
737         vm_object_drop(object);
738         return(0);
739 }
740
741 /*
742  * SWAP_PAGER_COPY() -  copy blocks from source pager to destination pager
743  *                      and destroy the source.
744  *
745  *      Copy any valid swapblks from the source to the destination.  In
746  *      cases where both the source and destination have a valid swapblk,
747  *      we keep the destination's.
748  *
749  *      This routine is allowed to block.  It may block allocating metadata
750  *      indirectly through swp_pager_meta_build() or if paging is still in
751  *      progress on the source. 
752  *
753  *      XXX vm_page_collapse() kinda expects us not to block because we 
754  *      supposedly do not need to allocate memory, but for the moment we
755  *      *may* have to get a little memory from the zone allocator, but
756  *      it is taken from the interrupt memory.  We should be ok. 
757  *
758  *      The source object contains no vm_page_t's (which is just as well)
759  *      The source object is of type OBJT_SWAP.
760  *
761  *      The source and destination objects must be held by the caller.
762  */
763 void
764 swap_pager_copy(vm_object_t srcobject, vm_object_t dstobject,
765                 vm_pindex_t base_index, int destroysource)
766 {
767         vm_pindex_t i;
768
769         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(srcobject));
770         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(dstobject));
771
772         /*
773          * transfer source to destination.
774          */
775         for (i = 0; i < dstobject->size; ++i) {
776                 swblk_t dstaddr;
777
778                 /*
779                  * Locate (without changing) the swapblk on the destination,
780                  * unless it is invalid in which case free it silently, or
781                  * if the destination is a resident page, in which case the
782                  * source is thrown away.
783                  */
784                 dstaddr = swp_pager_meta_ctl(dstobject, i, 0);
785
786                 if (dstaddr == SWAPBLK_NONE) {
787                         /*
788                          * Destination has no swapblk and is not resident,
789                          * copy source.
790                          */
791                         swblk_t srcaddr;
792
793                         srcaddr = swp_pager_meta_ctl(srcobject,
794                                                      base_index + i, SWM_POP);
795
796                         if (srcaddr != SWAPBLK_NONE)
797                                 swp_pager_meta_build(dstobject, i, srcaddr);
798                 } else {
799                         /*
800                          * Destination has valid swapblk or it is represented
801                          * by a resident page.  We destroy the sourceblock.
802                          */
803                         swp_pager_meta_ctl(srcobject, base_index + i, SWM_FREE);
804                 }
805         }
806
807         /*
808          * Free left over swap blocks in source.
809          *
810          * We have to revert the type to OBJT_DEFAULT so we do not accidently
811          * double-remove the object from the swap queues.
812          */
813         if (destroysource) {
814                 /*
815                  * Reverting the type is not necessary, the caller is going
816                  * to destroy srcobject directly, but I'm doing it here
817                  * for consistency since we've removed the object from its
818                  * queues.
819                  */
820                 swp_pager_meta_free_all(srcobject);
821                 if (srcobject->type == OBJT_SWAP)
822                         srcobject->type = OBJT_DEFAULT;
823         }
824 }
825
826 /*
827  * SWAP_PAGER_HASPAGE() -       determine if we have good backing store for
828  *                              the requested page.
829  *
830  *      We determine whether good backing store exists for the requested
831  *      page and return TRUE if it does, FALSE if it doesn't.
832  *
833  *      If TRUE, we also try to determine how much valid, contiguous backing
834  *      store exists before and after the requested page within a reasonable
835  *      distance.  We do not try to restrict it to the swap device stripe
836  *      (that is handled in getpages/putpages).  It probably isn't worth
837  *      doing here.
838  *
839  * No requirements.
840  */
841 boolean_t
842 swap_pager_haspage(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
843 {
844         swblk_t blk0;
845
846         /*
847          * do we have good backing store at the requested index ?
848          */
849         vm_object_hold(object);
850         blk0 = swp_pager_meta_ctl(object, pindex, 0);
851
852         if (blk0 == SWAPBLK_NONE) {
853                 vm_object_drop(object);
854                 return (FALSE);
855         }
856         vm_object_drop(object);
857         return (TRUE);
858 }
859
860 /*
861  * SWAP_PAGER_PAGE_UNSWAPPED() - remove swap backing store related to page
862  *
863  * This removes any associated swap backing store, whether valid or
864  * not, from the page.  This operates on any VM object, not just OBJT_SWAP
865  * objects.
866  *
867  * This routine is typically called when a page is made dirty, at
868  * which point any associated swap can be freed.  MADV_FREE also
869  * calls us in a special-case situation
870  *
871  * NOTE!!!  If the page is clean and the swap was valid, the caller
872  * should make the page dirty before calling this routine.  This routine
873  * does NOT change the m->dirty status of the page.  Also: MADV_FREE
874  * depends on it.
875  *
876  * The page must be busied or soft-busied.
877  * The caller can hold the object to avoid blocking, else we might block.
878  * No other requirements.
879  */
880 void
881 swap_pager_unswapped(vm_page_t m)
882 {
883         if (m->flags & PG_SWAPPED) {
884                 vm_object_hold(m->object);
885                 KKASSERT(m->flags & PG_SWAPPED);
886                 swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, SWM_FREE);
887                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPPED);
888                 vm_object_drop(m->object);
889         }
890 }
891
892 /*
893  * SWAP_PAGER_STRATEGY() - read, write, free blocks
894  *
895  * This implements a VM OBJECT strategy function using swap backing store.
896  * This can operate on any VM OBJECT type, not necessarily just OBJT_SWAP
897  * types.
898  *
899  * This is intended to be a cacheless interface (i.e. caching occurs at
900  * higher levels), and is also used as a swap-based SSD cache for vnode
901  * and device objects.
902  *
903  * All I/O goes directly to and from the swap device.
904  *      
905  * We currently attempt to run I/O synchronously or asynchronously as
906  * the caller requests.  This isn't perfect because we loose error
907  * sequencing when we run multiple ops in parallel to satisfy a request.
908  * But this is swap, so we let it all hang out.
909  *
910  * No requirements.
911  */
912 void
913 swap_pager_strategy(vm_object_t object, struct bio *bio)
914 {
915         struct buf *bp = bio->bio_buf;
916         struct bio *nbio;
917         vm_pindex_t start;
918         vm_pindex_t biox_blkno = 0;
919         int count;
920         char *data;
921         struct bio *biox;
922         struct buf *bufx;
923 #if 0
924         struct bio_track *track;
925 #endif
926
927 #if 0
928         /*
929          * tracking for swapdev vnode I/Os
930          */
931         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
932                 track = &swapdev_vp->v_track_read;
933         else
934                 track = &swapdev_vp->v_track_write;
935 #endif
936
937         if (bp->b_bcount & PAGE_MASK) {
938                 bp->b_error = EINVAL;
939                 bp->b_flags |= B_ERROR | B_INVAL;
940                 biodone(bio);
941                 kprintf("swap_pager_strategy: bp %p offset %lld size %d, "
942                         "not page bounded\n",
943                         bp, (long long)bio->bio_offset, (int)bp->b_bcount);
944                 return;
945         }
946
947         /*
948          * Clear error indication, initialize page index, count, data pointer.
949          */
950         bp->b_error = 0;
951         bp->b_flags &= ~B_ERROR;
952         bp->b_resid = bp->b_bcount;
953
954         start = (vm_pindex_t)(bio->bio_offset >> PAGE_SHIFT);
955         count = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
956         data = bp->b_data;
957
958         /*
959          * Deal with BUF_CMD_FREEBLKS
960          */
961         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_FREEBLKS) {
962                 /*
963                  * FREE PAGE(s) - destroy underlying swap that is no longer
964                  *                needed.
965                  */
966                 vm_object_hold(object);
967                 swp_pager_meta_free(object, start, count);
968                 vm_object_drop(object);
969                 bp->b_resid = 0;
970                 biodone(bio);
971                 return;
972         }
973
974         /*
975          * We need to be able to create a new cluster of I/O's.  We cannot
976          * use the caller fields of the passed bio so push a new one.
977          *
978          * Because nbio is just a placeholder for the cluster links,
979          * we can biodone() the original bio instead of nbio to make
980          * things a bit more efficient.
981          */
982         nbio = push_bio(bio);
983         nbio->bio_offset = bio->bio_offset;
984         nbio->bio_caller_info1.cluster_head = NULL;
985         nbio->bio_caller_info2.cluster_tail = NULL;
986
987         biox = NULL;
988         bufx = NULL;
989
990         /*
991          * Execute read or write
992          */
993         vm_object_hold(object);
994
995         while (count > 0) {
996                 swblk_t blk;
997
998                 /*
999                  * Obtain block.  If block not found and writing, allocate a
1000                  * new block and build it into the object.
1001                  */
1002                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, start, 0);
1003                 if ((blk == SWAPBLK_NONE) && bp->b_cmd != BUF_CMD_READ) {
1004                         blk = swp_pager_getswapspace(object, 1);
1005                         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1006                                 bp->b_error = ENOMEM;
1007                                 bp->b_flags |= B_ERROR;
1008                                 break;
1009                         }
1010                         swp_pager_meta_build(object, start, blk);
1011                 }
1012                         
1013                 /*
1014                  * Do we have to flush our current collection?  Yes if:
1015                  *
1016                  *      - no swap block at this index
1017                  *      - swap block is not contiguous
1018                  *      - we cross a physical disk boundry in the
1019                  *        stripe.
1020                  */
1021                 if (
1022                     biox && (biox_blkno + btoc(bufx->b_bcount) != blk ||
1023                      ((biox_blkno ^ blk) & dmmax_mask)
1024                     )
1025                 ) {
1026                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ) {
1027                                 ++mycpu->gd_cnt.v_swapin;
1028                                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += btoc(bufx->b_bcount);
1029                         } else {
1030                                 ++mycpu->gd_cnt.v_swapout;
1031                                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += btoc(bufx->b_bcount);
1032                                 bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1033                         }
1034
1035                         /*
1036                          * Finished with this buf.
1037                          */
1038                         KKASSERT(bufx->b_bcount != 0);
1039                         if (bufx->b_cmd != BUF_CMD_READ)
1040                                 bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1041                         biox = NULL;
1042                         bufx = NULL;
1043                 }
1044
1045                 /*
1046                  * Add new swapblk to biox, instantiating biox if necessary.
1047                  * Zero-fill reads are able to take a shortcut.
1048                  */
1049                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1050                         /*
1051                          * We can only get here if we are reading.  Since
1052                          * we are at splvm() we can safely modify b_resid,
1053                          * even if chain ops are in progress.
1054                          */
1055                         bzero(data, PAGE_SIZE);
1056                         bp->b_resid -= PAGE_SIZE;
1057                 } else {
1058                         if (biox == NULL) {
1059                                 /* XXX chain count > 4, wait to <= 4 */
1060
1061                                 bufx = getpbuf(NULL);
1062                                 biox = &bufx->b_bio1;
1063                                 cluster_append(nbio, bufx);
1064                                 bufx->b_flags |= (bp->b_flags & B_ORDERED);
1065                                 bufx->b_cmd = bp->b_cmd;
1066                                 biox->bio_done = swap_chain_iodone;
1067                                 biox->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1068                                 biox->bio_caller_info1.cluster_parent = nbio;
1069                                 biox_blkno = blk;
1070                                 bufx->b_bcount = 0;
1071                                 bufx->b_data = data;
1072                         }
1073                         bufx->b_bcount += PAGE_SIZE;
1074                 }
1075                 --count;
1076                 ++start;
1077                 data += PAGE_SIZE;
1078         }
1079
1080         vm_object_drop(object);
1081
1082         /*
1083          *  Flush out last buffer
1084          */
1085         if (biox) {
1086                 if (bufx->b_cmd == BUF_CMD_READ) {
1087                         ++mycpu->gd_cnt.v_swapin;
1088                         mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += btoc(bufx->b_bcount);
1089                 } else {
1090                         ++mycpu->gd_cnt.v_swapout;
1091                         mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += btoc(bufx->b_bcount);
1092                         bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1093                 }
1094                 KKASSERT(bufx->b_bcount);
1095                 if (bufx->b_cmd != BUF_CMD_READ)
1096                         bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1097                 /* biox, bufx = NULL */
1098         }
1099
1100         /*
1101          * Now initiate all the I/O.  Be careful looping on our chain as
1102          * I/O's may complete while we are still initiating them.
1103          *
1104          * If the request is a 100% sparse read no bios will be present
1105          * and we just biodone() the buffer.
1106          */
1107         nbio->bio_caller_info2.cluster_tail = NULL;
1108         bufx = nbio->bio_caller_info1.cluster_head;
1109
1110         if (bufx) {
1111                 while (bufx) {
1112                         biox = &bufx->b_bio1;
1113                         BUF_KERNPROC(bufx);
1114                         bufx = bufx->b_cluster_next;
1115                         vn_strategy(swapdev_vp, biox);
1116                 }
1117         } else {
1118                 biodone(bio);
1119         }
1120
1121         /*
1122          * Completion of the cluster will also call biodone_chain(nbio).
1123          * We never call biodone(nbio) so we don't have to worry about
1124          * setting up a bio_done callback.  It's handled in the sub-IO.
1125          */
1126         /**/
1127 }
1128
1129 /*
1130  * biodone callback
1131  *
1132  * No requirements.
1133  */
1134 static void
1135 swap_chain_iodone(struct bio *biox)
1136 {
1137         struct buf **nextp;
1138         struct buf *bufx;       /* chained sub-buffer */
1139         struct bio *nbio;       /* parent nbio with chain glue */
1140         struct buf *bp;         /* original bp associated with nbio */
1141         int chain_empty;
1142
1143         bufx = biox->bio_buf;
1144         nbio = biox->bio_caller_info1.cluster_parent;
1145         bp = nbio->bio_buf;
1146
1147         /*
1148          * Update the original buffer
1149          */
1150         KKASSERT(bp != NULL);
1151         if (bufx->b_flags & B_ERROR) {
1152                 atomic_set_int(&bufx->b_flags, B_ERROR);
1153                 bp->b_error = bufx->b_error;    /* race ok */
1154         } else if (bufx->b_resid != 0) {
1155                 atomic_set_int(&bufx->b_flags, B_ERROR);
1156                 bp->b_error = EINVAL;           /* race ok */
1157         } else {
1158                 atomic_subtract_int(&bp->b_resid, bufx->b_bcount);
1159         }
1160
1161         /*
1162          * Remove us from the chain.
1163          */
1164         spin_lock(&swapbp_spin);
1165         nextp = &nbio->bio_caller_info1.cluster_head;
1166         while (*nextp != bufx) {
1167                 KKASSERT(*nextp != NULL);
1168                 nextp = &(*nextp)->b_cluster_next;
1169         }
1170         *nextp = bufx->b_cluster_next;
1171         chain_empty = (nbio->bio_caller_info1.cluster_head == NULL);
1172         spin_unlock(&swapbp_spin);
1173
1174         /*
1175          * Clean up bufx.  If the chain is now empty we finish out
1176          * the parent.  Note that we may be racing other completions
1177          * so we must use the chain_empty status from above.
1178          */
1179         if (chain_empty) {
1180                 if (bp->b_resid != 0 && !(bp->b_flags & B_ERROR)) {
1181                         atomic_set_int(&bp->b_flags, B_ERROR);
1182                         bp->b_error = EINVAL;
1183                 }
1184                 biodone_chain(nbio);
1185         }
1186         relpbuf(bufx, NULL);
1187 }
1188
1189 /*
1190  * SWAP_PAGER_GETPAGES() - bring page in from swap
1191  *
1192  * The requested page may have to be brought in from swap.  Calculate the
1193  * swap block and bring in additional pages if possible.  All pages must
1194  * have contiguous swap block assignments and reside in the same object.
1195  *
1196  * The caller has a single vm_object_pip_add() reference prior to
1197  * calling us and we should return with the same.
1198  *
1199  * The caller has BUSY'd the page.  We should return with (*mpp) left busy,
1200  * and any additinal pages unbusied.
1201  *
1202  * If the caller encounters a PG_RAM page it will pass it to us even though
1203  * it may be valid and dirty.  We cannot overwrite the page in this case!
1204  * The case is used to allow us to issue pure read-aheads.
1205  *
1206  * NOTE! XXX This code does not entirely pipeline yet due to the fact that
1207  *       the PG_RAM page is validated at the same time as mreq.  What we
1208  *       really need to do is issue a separate read-ahead pbuf.
1209  *
1210  * No requirements.
1211  */
1212 static int
1213 swap_pager_getpage(vm_object_t object, vm_page_t *mpp, int seqaccess)
1214 {
1215         struct buf *bp;
1216         struct bio *bio;
1217         vm_page_t mreq;
1218         vm_page_t m;
1219         vm_offset_t kva;
1220         swblk_t blk;
1221         int i;
1222         int j;
1223         int raonly;
1224         int error;
1225         u_int32_t flags;
1226         vm_page_t marray[XIO_INTERNAL_PAGES];
1227
1228         mreq = *mpp;
1229
1230         vm_object_hold(object);
1231         if (mreq->object != object) {
1232                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1233                     object, 
1234                     mreq->object
1235                 );
1236         }
1237
1238         /*
1239          * We don't want to overwrite a fully valid page as it might be
1240          * dirty.  This case can occur when e.g. vm_fault hits a perfectly
1241          * valid page with PG_RAM set.
1242          *
1243          * In this case we see if the next page is a suitable page-in
1244          * candidate and if it is we issue read-ahead.  PG_RAM will be
1245          * set on the last page of the read-ahead to continue the pipeline.
1246          */
1247         if (mreq->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
1248                 if (swap_burst_read == 0 || mreq->pindex + 1 >= object->size) {
1249                         vm_object_drop(object);
1250                         return(VM_PAGER_OK);
1251                 }
1252                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, mreq->pindex + 1, 0);
1253                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1254                         vm_object_drop(object);
1255                         return(VM_PAGER_OK);
1256                 }
1257                 m = vm_page_lookup_busy_try(object, mreq->pindex + 1,
1258                                             TRUE, &error);
1259                 if (error) {
1260                         vm_object_drop(object);
1261                         return(VM_PAGER_OK);
1262                 } else if (m == NULL) {
1263                         /*
1264                          * Use VM_ALLOC_QUICK to avoid blocking on cache
1265                          * page reuse.
1266                          */
1267                         m = vm_page_alloc(object, mreq->pindex + 1,
1268                                           VM_ALLOC_QUICK);
1269                         if (m == NULL) {
1270                                 vm_object_drop(object);
1271                                 return(VM_PAGER_OK);
1272                         }
1273                 } else {
1274                         if (m->valid) {
1275                                 vm_page_wakeup(m);
1276                                 vm_object_drop(object);
1277                                 return(VM_PAGER_OK);
1278                         }
1279                         vm_page_unqueue_nowakeup(m);
1280                 }
1281                 /* page is busy */
1282                 mreq = m;
1283                 raonly = 1;
1284         } else {
1285                 raonly = 0;
1286         }
1287
1288         /*
1289          * Try to block-read contiguous pages from swap if sequential,
1290          * otherwise just read one page.  Contiguous pages from swap must
1291          * reside within a single device stripe because the I/O cannot be
1292          * broken up across multiple stripes.
1293          *
1294          * Note that blk and iblk can be SWAPBLK_NONE but the loop is
1295          * set up such that the case(s) are handled implicitly.
1296          */
1297         blk = swp_pager_meta_ctl(mreq->object, mreq->pindex, 0);
1298         marray[0] = mreq;
1299
1300         for (i = 1; swap_burst_read &&
1301                     i < XIO_INTERNAL_PAGES &&
1302                     mreq->pindex + i < object->size; ++i) {
1303                 swblk_t iblk;
1304
1305                 iblk = swp_pager_meta_ctl(object, mreq->pindex + i, 0);
1306                 if (iblk != blk + i)
1307                         break;
1308                 if ((blk ^ iblk) & dmmax_mask)
1309                         break;
1310                 m = vm_page_lookup_busy_try(object, mreq->pindex + i,
1311                                             TRUE, &error);
1312                 if (error) {
1313                         break;
1314                 } else if (m == NULL) {
1315                         /*
1316                          * Use VM_ALLOC_QUICK to avoid blocking on cache
1317                          * page reuse.
1318                          */
1319                         m = vm_page_alloc(object, mreq->pindex + i,
1320                                           VM_ALLOC_QUICK);
1321                         if (m == NULL)
1322                                 break;
1323                 } else {
1324                         if (m->valid) {
1325                                 vm_page_wakeup(m);
1326                                 break;
1327                         }
1328                         vm_page_unqueue_nowakeup(m);
1329                 }
1330                 /* page is busy */
1331                 marray[i] = m;
1332         }
1333         if (i > 1)
1334                 vm_page_flag_set(marray[i - 1], PG_RAM);
1335
1336         /*
1337          * If mreq is the requested page and we have nothing to do return
1338          * VM_PAGER_FAIL.  If raonly is set mreq is just another read-ahead
1339          * page and must be cleaned up.
1340          */
1341         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1342                 KKASSERT(i == 1);
1343                 if (raonly) {
1344                         vnode_pager_freepage(mreq);
1345                         vm_object_drop(object);
1346                         return(VM_PAGER_OK);
1347                 } else {
1348                         vm_object_drop(object);
1349                         return(VM_PAGER_FAIL);
1350                 }
1351         }
1352
1353         /*
1354          * map our page(s) into kva for input
1355          */
1356         bp = getpbuf_kva(&nsw_rcount);
1357         bio = &bp->b_bio1;
1358         kva = (vm_offset_t) bp->b_kvabase;
1359         bcopy(marray, bp->b_xio.xio_pages, i * sizeof(vm_page_t));
1360         pmap_qenter(kva, bp->b_xio.xio_pages, i);
1361
1362         bp->b_data = (caddr_t)kva;
1363         bp->b_bcount = PAGE_SIZE * i;
1364         bp->b_xio.xio_npages = i;
1365         bio->bio_done = swp_pager_async_iodone;
1366         bio->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1367         bio->bio_caller_info1.index = SWBIO_READ;
1368
1369         /*
1370          * Set index.  If raonly set the index beyond the array so all
1371          * the pages are treated the same, otherwise the original mreq is
1372          * at index 0.
1373          */
1374         if (raonly)
1375                 bio->bio_driver_info = (void *)(intptr_t)i;
1376         else
1377                 bio->bio_driver_info = (void *)(intptr_t)0;
1378
1379         for (j = 0; j < i; ++j)
1380                 vm_page_flag_set(bp->b_xio.xio_pages[j], PG_SWAPINPROG);
1381
1382         mycpu->gd_cnt.v_swapin++;
1383         mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += bp->b_xio.xio_npages;
1384
1385         /*
1386          * We still hold the lock on mreq, and our automatic completion routine
1387          * does not remove it.
1388          */
1389         vm_object_pip_add(object, bp->b_xio.xio_npages);
1390
1391         /*
1392          * perform the I/O.  NOTE!!!  bp cannot be considered valid after
1393          * this point because we automatically release it on completion.
1394          * Instead, we look at the one page we are interested in which we
1395          * still hold a lock on even through the I/O completion.
1396          *
1397          * The other pages in our m[] array are also released on completion,
1398          * so we cannot assume they are valid anymore either.
1399          */
1400         bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
1401         BUF_KERNPROC(bp);
1402         vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1403
1404         /*
1405          * Wait for the page we want to complete.  PG_SWAPINPROG is always
1406          * cleared on completion.  If an I/O error occurs, SWAPBLK_NONE
1407          * is set in the meta-data.
1408          *
1409          * If this is a read-ahead only we return immediately without
1410          * waiting for I/O.
1411          */
1412         if (raonly) {
1413                 vm_object_drop(object);
1414                 return(VM_PAGER_OK);
1415         }
1416
1417         /*
1418          * Read-ahead includes originally requested page case.
1419          */
1420         for (;;) {
1421                 flags = mreq->flags;
1422                 cpu_ccfence();
1423                 if ((flags & PG_SWAPINPROG) == 0)
1424                         break;
1425                 tsleep_interlock(mreq, 0);
1426                 if (!atomic_cmpset_int(&mreq->flags, flags,
1427                                        flags | PG_WANTED | PG_REFERENCED)) {
1428                         continue;
1429                 }
1430                 mycpu->gd_cnt.v_intrans++;
1431                 if (tsleep(mreq, PINTERLOCKED, "swread", hz*20)) {
1432                         kprintf(
1433                             "swap_pager: indefinite wait buffer: "
1434                                 " offset: %lld, size: %ld\n",
1435                             (long long)bio->bio_offset,
1436                             (long)bp->b_bcount
1437                         );
1438                 }
1439         }
1440
1441         /*
1442          * mreq is left bussied after completion, but all the other pages
1443          * are freed.  If we had an unrecoverable read error the page will
1444          * not be valid.
1445          */
1446         vm_object_drop(object);
1447         if (mreq->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
1448                 return(VM_PAGER_ERROR);
1449         else
1450                 return(VM_PAGER_OK);
1451
1452         /*
1453          * A final note: in a low swap situation, we cannot deallocate swap
1454          * and mark a page dirty here because the caller is likely to mark
1455          * the page clean when we return, causing the page to possibly revert 
1456          * to all-zero's later.
1457          */
1458 }
1459
1460 /*
1461  *      swap_pager_putpages: 
1462  *
1463  *      Assign swap (if necessary) and initiate I/O on the specified pages.
1464  *
1465  *      We support both OBJT_DEFAULT and OBJT_SWAP objects.  DEFAULT objects
1466  *      are automatically converted to SWAP objects.
1467  *
1468  *      In a low memory situation we may block in vn_strategy(), but the new 
1469  *      vm_page reservation system coupled with properly written VFS devices 
1470  *      should ensure that no low-memory deadlock occurs.  This is an area
1471  *      which needs work.
1472  *
1473  *      The parent has N vm_object_pip_add() references prior to
1474  *      calling us and will remove references for rtvals[] that are
1475  *      not set to VM_PAGER_PEND.  We need to remove the rest on I/O
1476  *      completion.
1477  *
1478  *      The parent has soft-busy'd the pages it passes us and will unbusy
1479  *      those whos rtvals[] entry is not set to VM_PAGER_PEND on return.
1480  *      We need to unbusy the rest on I/O completion.
1481  *
1482  * No requirements.
1483  */
1484 void
1485 swap_pager_putpages(vm_object_t object, vm_page_t *m, int count,
1486                     int sync, int *rtvals)
1487 {
1488         int i;
1489         int n = 0;
1490
1491         vm_object_hold(object);
1492
1493         if (count && m[0]->object != object) {
1494                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1495                     object, 
1496                     m[0]->object
1497                 );
1498         }
1499
1500         /*
1501          * Step 1
1502          *
1503          * Turn object into OBJT_SWAP
1504          * check for bogus sysops
1505          * force sync if not pageout process
1506          */
1507         if (object->type == OBJT_DEFAULT) {
1508                 if (object->type == OBJT_DEFAULT)
1509                         swp_pager_meta_convert(object);
1510         }
1511
1512         if (curthread != pagethread)
1513                 sync = TRUE;
1514
1515         /*
1516          * Step 2
1517          *
1518          * Update nsw parameters from swap_async_max sysctl values.  
1519          * Do not let the sysop crash the machine with bogus numbers.
1520          */
1521         if (swap_async_max != nsw_wcount_async_max) {
1522                 int n;
1523
1524                 /*
1525                  * limit range
1526                  */
1527                 if ((n = swap_async_max) > nswbuf_kva / 2)
1528                         n = nswbuf_kva / 2;
1529                 if (n < 1)
1530                         n = 1;
1531                 swap_async_max = n;
1532
1533                 /*
1534                  * Adjust difference ( if possible ).  If the current async
1535                  * count is too low, we may not be able to make the adjustment
1536                  * at this time.
1537                  *
1538                  * vm_token needed for nsw_wcount sleep interlock
1539                  */
1540                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1541                 n -= nsw_wcount_async_max;
1542                 if (nsw_wcount_async + n >= 0) {
1543                         nsw_wcount_async_max += n;
1544                         pbuf_adjcount(&nsw_wcount_async, n);
1545                 }
1546                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1547         }
1548
1549         /*
1550          * Step 3
1551          *
1552          * Assign swap blocks and issue I/O.  We reallocate swap on the fly.
1553          * The page is left dirty until the pageout operation completes
1554          * successfully.
1555          */
1556
1557         for (i = 0; i < count; i += n) {
1558                 struct buf *bp;
1559                 struct bio *bio;
1560                 swblk_t blk;
1561                 int j;
1562
1563                 /*
1564                  * Maximum I/O size is limited by a number of factors.
1565                  */
1566
1567                 n = min(BLIST_MAX_ALLOC, count - i);
1568                 n = min(n, nsw_cluster_max);
1569
1570                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1571
1572                 /*
1573                  * Get biggest block of swap we can.  If we fail, fall
1574                  * back and try to allocate a smaller block.  Don't go
1575                  * overboard trying to allocate space if it would overly
1576                  * fragment swap.
1577                  */
1578                 while (
1579                     (blk = swp_pager_getswapspace(object, n)) == SWAPBLK_NONE &&
1580                     n > 4
1581                 ) {
1582                         n >>= 1;
1583                 }
1584                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1585                         for (j = 0; j < n; ++j)
1586                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_FAIL;
1587                         lwkt_reltoken(&vm_token);
1588                         continue;
1589                 }
1590                 if (vm_report_swap_allocs > 0) {
1591                         kprintf("swap_alloc %08jx,%d\n", (intmax_t)blk, n);
1592                         --vm_report_swap_allocs;
1593                 }
1594
1595                 /*
1596                  * The I/O we are constructing cannot cross a physical
1597                  * disk boundry in the swap stripe.  Note: we are still
1598                  * at splvm().
1599                  */
1600                 if ((blk ^ (blk + n)) & dmmax_mask) {
1601                         j = ((blk + dmmax) & dmmax_mask) - blk;
1602                         swp_pager_freeswapspace(object, blk + j, n - j);
1603                         n = j;
1604                 }
1605
1606                 /*
1607                  * All I/O parameters have been satisfied, build the I/O
1608                  * request and assign the swap space.
1609                  */
1610                 if (sync == TRUE)
1611                         bp = getpbuf_kva(&nsw_wcount_sync);
1612                 else
1613                         bp = getpbuf_kva(&nsw_wcount_async);
1614                 bio = &bp->b_bio1;
1615
1616                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1617
1618                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, &m[i], n);
1619
1620                 bp->b_bcount = PAGE_SIZE * n;
1621                 bio->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1622
1623                 for (j = 0; j < n; ++j) {
1624                         vm_page_t mreq = m[i+j];
1625
1626                         swp_pager_meta_build(mreq->object, mreq->pindex,
1627                                              blk + j);
1628                         if (object->type == OBJT_SWAP)
1629                                 vm_page_dirty(mreq);
1630                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_OK;
1631
1632                         vm_page_flag_set(mreq, PG_SWAPINPROG);
1633                         bp->b_xio.xio_pages[j] = mreq;
1634                 }
1635                 bp->b_xio.xio_npages = n;
1636
1637                 mycpu->gd_cnt.v_swapout++;
1638                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += bp->b_xio.xio_npages;
1639
1640                 bp->b_dirtyoff = 0;             /* req'd for NFS */
1641                 bp->b_dirtyend = bp->b_bcount;  /* req'd for NFS */
1642                 bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1643                 bio->bio_caller_info1.index = SWBIO_WRITE;
1644
1645                 /*
1646                  * asynchronous
1647                  */
1648                 if (sync == FALSE) {
1649                         bio->bio_done = swp_pager_async_iodone;
1650                         BUF_KERNPROC(bp);
1651                         vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1652
1653                         for (j = 0; j < n; ++j)
1654                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1655                         continue;
1656                 }
1657
1658                 /*
1659                  * Issue synchrnously.
1660                  *
1661                  * Wait for the sync I/O to complete, then update rtvals.
1662                  * We just set the rtvals[] to VM_PAGER_PEND so we can call
1663                  * our async completion routine at the end, thus avoiding a
1664                  * double-free.
1665                  */
1666                 bio->bio_caller_info1.index |= SWBIO_SYNC;
1667                 bio->bio_done = biodone_sync;
1668                 bio->bio_flags |= BIO_SYNC;
1669                 vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1670                 biowait(bio, "swwrt");
1671
1672                 for (j = 0; j < n; ++j)
1673                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1674
1675                 /*
1676                  * Now that we are through with the bp, we can call the
1677                  * normal async completion, which frees everything up.
1678                  */
1679                 swp_pager_async_iodone(bio);
1680         }
1681         vm_object_drop(object);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * No requirements.
1686  *
1687  * Recalculate the low and high-water marks.
1688  */
1689 void
1690 swap_pager_newswap(void)
1691 {
1692         if (vm_swap_max) {
1693                 nswap_lowat = vm_swap_max * 4 / 100;    /* 4% left */
1694                 nswap_hiwat = vm_swap_max * 6 / 100;    /* 6% left */
1695                 kprintf("swap low/high-water marks set to %d/%d\n",
1696                         nswap_lowat, nswap_hiwat);
1697         } else {
1698                 nswap_lowat = 128;
1699                 nswap_hiwat = 512;
1700         }
1701         swp_sizecheck();
1702 }
1703
1704 /*
1705  *      swp_pager_async_iodone:
1706  *
1707  *      Completion routine for asynchronous reads and writes from/to swap.
1708  *      Also called manually by synchronous code to finish up a bp.
1709  *
1710  *      For READ operations, the pages are PG_BUSY'd.  For WRITE operations, 
1711  *      the pages are vm_page_t->busy'd.  For READ operations, we PG_BUSY 
1712  *      unbusy all pages except the 'main' request page.  For WRITE 
1713  *      operations, we vm_page_t->busy'd unbusy all pages ( we can do this 
1714  *      because we marked them all VM_PAGER_PEND on return from putpages ).
1715  *
1716  *      This routine may not block.
1717  *
1718  * No requirements.
1719  */
1720 static void
1721 swp_pager_async_iodone(struct bio *bio)
1722 {
1723         struct buf *bp = bio->bio_buf;
1724         vm_object_t object = NULL;
1725         int i;
1726         int *nswptr;
1727
1728         /*
1729          * report error
1730          */
1731         if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1732                 kprintf(
1733                     "swap_pager: I/O error - %s failed; offset %lld,"
1734                         "size %ld, error %d\n",
1735                     ((bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) ?
1736                         "pagein" : "pageout"),
1737                     (long long)bio->bio_offset,
1738                     (long)bp->b_bcount,
1739                     bp->b_error
1740                 );
1741         }
1742
1743         /*
1744          * set object, raise to splvm().
1745          */
1746         if (bp->b_xio.xio_npages)
1747                 object = bp->b_xio.xio_pages[0]->object;
1748
1749         /*
1750          * remove the mapping for kernel virtual
1751          */
1752         pmap_qremove((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_xio.xio_npages);
1753
1754         /*
1755          * cleanup pages.  If an error occurs writing to swap, we are in
1756          * very serious trouble.  If it happens to be a disk error, though,
1757          * we may be able to recover by reassigning the swap later on.  So
1758          * in this case we remove the m->swapblk assignment for the page 
1759          * but do not free it in the rlist.  The errornous block(s) are thus
1760          * never reallocated as swap.  Redirty the page and continue.
1761          */
1762         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
1763                 vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1764
1765                 if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1766                         /*
1767                          * If an error occurs I'd love to throw the swapblk
1768                          * away without freeing it back to swapspace, so it
1769                          * can never be used again.  But I can't from an 
1770                          * interrupt.
1771                          */
1772
1773                         if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) {
1774                                 /*
1775                                  * When reading, reqpage needs to stay
1776                                  * locked for the parent, but all other
1777                                  * pages can be freed.  We still want to
1778                                  * wakeup the parent waiting on the page,
1779                                  * though.  ( also: pg_reqpage can be -1 and 
1780                                  * not match anything ).
1781                                  *
1782                                  * We have to wake specifically requested pages
1783                                  * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1784                                  * someone may be waiting for that.
1785                                  *
1786                                  * NOTE: for reads, m->dirty will probably
1787                                  * be overridden by the original caller of
1788                                  * getpages so don't play cute tricks here.
1789                                  *
1790                                  * NOTE: We can't actually free the page from
1791                                  * here, because this is an interrupt.  It
1792                                  * is not legal to mess with object->memq
1793                                  * from an interrupt.  Deactivate the page
1794                                  * instead.
1795                                  */
1796
1797                                 m->valid = 0;
1798                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1799                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1800
1801                                 /*
1802                                  * bio_driver_info holds the requested page
1803                                  * index.
1804                                  */
1805                                 if (i != (int)(intptr_t)bio->bio_driver_info) {
1806                                         vm_page_deactivate(m);
1807                                         vm_page_wakeup(m);
1808                                 } else {
1809                                         vm_page_flash(m);
1810                                 }
1811                                 /*
1812                                  * If i == bp->b_pager.pg_reqpage, do not wake 
1813                                  * the page up.  The caller needs to.
1814                                  */
1815                         } else {
1816                                 /*
1817                                  * If a write error occurs remove the swap
1818                                  * assignment (note that PG_SWAPPED may or
1819                                  * may not be set depending on prior activity).
1820                                  *
1821                                  * Re-dirty OBJT_SWAP pages as there is no
1822                                  * other backing store, we can't throw the
1823                                  * page away.
1824                                  *
1825                                  * Non-OBJT_SWAP pages (aka swapcache) must
1826                                  * not be dirtied since they may not have
1827                                  * been dirty in the first place, and they
1828                                  * do have backing store (the vnode).
1829                                  */
1830                                 vm_page_busy_wait(m, FALSE, "swadpg");
1831                                 swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex,
1832                                                    SWM_FREE);
1833                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPPED);
1834                                 if (m->object->type == OBJT_SWAP) {
1835                                         vm_page_dirty(m);
1836                                         vm_page_activate(m);
1837                                 }
1838                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1839                                 vm_page_io_finish(m);
1840                                 vm_page_wakeup(m);
1841                         }
1842                 } else if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) {
1843                         /*
1844                          * NOTE: for reads, m->dirty will probably be 
1845                          * overridden by the original caller of getpages so
1846                          * we cannot set them in order to free the underlying
1847                          * swap in a low-swap situation.  I don't think we'd
1848                          * want to do that anyway, but it was an optimization
1849                          * that existed in the old swapper for a time before
1850                          * it got ripped out due to precisely this problem.
1851                          *
1852                          * clear PG_ZERO in page.
1853                          *
1854                          * If not the requested page then deactivate it.
1855                          *
1856                          * Note that the requested page, reqpage, is left
1857                          * busied, but we still have to wake it up.  The
1858                          * other pages are released (unbusied) by 
1859                          * vm_page_wakeup().  We do not set reqpage's
1860                          * valid bits here, it is up to the caller.
1861                          */
1862
1863                         /* 
1864                          * NOTE: can't call pmap_clear_modify(m) from an
1865                          * interrupt thread, the pmap code may have to map
1866                          * non-kernel pmaps and currently asserts the case.
1867                          */
1868                         /*pmap_clear_modify(m);*/
1869                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1870                         vm_page_undirty(m);
1871                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO | PG_SWAPINPROG);
1872                         vm_page_flag_set(m, PG_SWAPPED);
1873
1874                         /*
1875                          * We have to wake specifically requested pages
1876                          * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1877                          * could be waiting for it in getpages.  However,
1878                          * be sure to not unbusy getpages specifically
1879                          * requested page - getpages expects it to be 
1880                          * left busy.
1881                          *
1882                          * bio_driver_info holds the requested page
1883                          */
1884                         if (i != (int)(intptr_t)bio->bio_driver_info) {
1885                                 vm_page_deactivate(m);
1886                                 vm_page_wakeup(m);
1887                         } else {
1888                                 vm_page_flash(m);
1889                         }
1890                 } else {
1891                         /*
1892                          * Mark the page clean but do not mess with the
1893                          * pmap-layer's modified state.  That state should
1894                          * also be clear since the caller protected the
1895                          * page VM_PROT_READ, but allow the case.
1896                          *
1897                          * We are in an interrupt, avoid pmap operations.
1898                          *
1899                          * If we have a severe page deficit, deactivate the
1900                          * page.  Do not try to cache it (which would also
1901                          * involve a pmap op), because the page might still
1902                          * be read-heavy.
1903                          *
1904                          * When using the swap to cache clean vnode pages
1905                          * we do not mess with the page dirty bits.
1906                          */
1907                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "swadpg");
1908                         if (m->object->type == OBJT_SWAP)
1909                                 vm_page_undirty(m);
1910                         vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1911                         vm_page_flag_set(m, PG_SWAPPED);
1912                         if (vm_page_count_severe())
1913                                 vm_page_deactivate(m);
1914 #if 0
1915                         if (!vm_page_count_severe() || !vm_page_try_to_cache(m))
1916                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1917 #endif
1918                         vm_page_io_finish(m);
1919                         vm_page_wakeup(m);
1920                 }
1921         }
1922
1923         /*
1924          * adjust pip.  NOTE: the original parent may still have its own
1925          * pip refs on the object.
1926          */
1927
1928         if (object)
1929                 vm_object_pip_wakeup_n(object, bp->b_xio.xio_npages);
1930
1931         /*
1932          * Release the physical I/O buffer.
1933          *
1934          * NOTE: Due to synchronous operations in the write case b_cmd may
1935          *       already be set to BUF_CMD_DONE and BIO_SYNC may have already
1936          *       been cleared.
1937          *
1938          * Use vm_token to interlock nsw_rcount/wcount wakeup?
1939          */
1940         lwkt_gettoken(&vm_token);
1941         if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ)
1942                 nswptr = &nsw_rcount;
1943         else if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_SYNC)
1944                 nswptr = &nsw_wcount_sync;
1945         else
1946                 nswptr = &nsw_wcount_async;
1947         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1948         relpbuf(bp, nswptr);
1949         lwkt_reltoken(&vm_token);
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Fault-in a potentially swapped page and remove the swap reference.
1954  * (used by swapoff code)
1955  *
1956  * object must be held.
1957  */
1958 static __inline void
1959 swp_pager_fault_page(vm_object_t object, int *sharedp, vm_pindex_t pindex)
1960 {
1961         struct vnode *vp;
1962         vm_page_t m;
1963         int error;
1964
1965         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
1966
1967         if (object->type == OBJT_VNODE) {
1968                 /*
1969                  * Any swap related to a vnode is due to swapcache.  We must
1970                  * vget() the vnode in case it is not active (otherwise
1971                  * vref() will panic).  Calling vm_object_page_remove() will
1972                  * ensure that any swap ref is removed interlocked with the
1973                  * page.  clean_only is set to TRUE so we don't throw away
1974                  * dirty pages.
1975                  */
1976                 vp = object->handle;
1977                 error = vget(vp, LK_SHARED | LK_RETRY | LK_CANRECURSE);
1978                 if (error == 0) {
1979                         vm_object_page_remove(object, pindex, pindex + 1, TRUE);
1980                         vput(vp);
1981                 }
1982         } else {
1983                 /*
1984                  * Otherwise it is a normal OBJT_SWAP object and we can
1985                  * fault the page in and remove the swap.
1986                  */
1987                 m = vm_fault_object_page(object, IDX_TO_OFF(pindex),
1988                                          VM_PROT_NONE,
1989                                          VM_FAULT_DIRTY | VM_FAULT_UNSWAP,
1990                                          sharedp, &error);
1991                 if (m)
1992                         vm_page_unhold(m);
1993         }
1994 }
1995
1996 /*
1997  * This removes all swap blocks related to a particular device.  We have
1998  * to be careful of ripups during the scan.
1999  */
2000 static int swp_pager_swapoff_callback(struct swblock *swap, void *data);
2001
2002 int
2003 swap_pager_swapoff(int devidx)
2004 {
2005         struct swswapoffinfo info;
2006         struct vm_object marker;
2007         vm_object_t object;
2008         int n;
2009
2010         bzero(&marker, sizeof(marker));
2011         marker.type = OBJT_MARKER;
2012
2013         for (n = 0; n < VMOBJ_HSIZE; ++n) {
2014                 lwkt_gettoken(&vmobj_tokens[n]);
2015                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_object_lists[n], &marker, object_list);
2016
2017                 while ((object = TAILQ_NEXT(&marker, object_list)) != NULL) {
2018                         if (object->type == OBJT_MARKER)
2019                                 goto skip;
2020                         if (object->type != OBJT_SWAP &&
2021                             object->type != OBJT_VNODE)
2022                                 goto skip;
2023                         vm_object_hold(object);
2024                         if (object->type != OBJT_SWAP &&
2025                             object->type != OBJT_VNODE) {
2026                                 vm_object_drop(object);
2027                                 goto skip;
2028                         }
2029                         info.object = object;
2030                         info.shared = 0;
2031                         info.devidx = devidx;
2032                         swblock_rb_tree_RB_SCAN(&object->swblock_root,
2033                                             NULL, swp_pager_swapoff_callback,
2034                                             &info);
2035                         vm_object_drop(object);
2036 skip:
2037                         if (object == TAILQ_NEXT(&marker, object_list)) {
2038                                 TAILQ_REMOVE(&vm_object_lists[n],
2039                                              &marker, object_list);
2040                                 TAILQ_INSERT_AFTER(&vm_object_lists[n], object,
2041                                                    &marker, object_list);
2042                         }
2043                 }
2044                 TAILQ_REMOVE(&vm_object_lists[n], &marker, object_list);
2045                 lwkt_reltoken(&vmobj_tokens[n]);
2046         }
2047
2048         /*
2049          * If we fail to locate all swblocks we just fail gracefully and
2050          * do not bother to restore paging on the swap device.  If the
2051          * user wants to retry the user can retry.
2052          */
2053         if (swdevt[devidx].sw_nused)
2054                 return (1);
2055         else
2056                 return (0);
2057 }
2058
2059 static
2060 int
2061 swp_pager_swapoff_callback(struct swblock *swap, void *data)
2062 {
2063         struct swswapoffinfo *info = data;
2064         vm_object_t object = info->object;
2065         vm_pindex_t index;
2066         swblk_t v;
2067         int i;
2068
2069         index = swap->swb_index;
2070         for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
2071                 /*
2072                  * Make sure we don't race a dying object.  This will
2073                  * kill the scan of the object's swap blocks entirely.
2074                  */
2075                 if (object->flags & OBJ_DEAD)
2076                         return(-1);
2077
2078                 /*
2079                  * Fault the page, which can obviously block.  If the swap
2080                  * structure disappears break out.
2081                  */
2082                 v = swap->swb_pages[i];
2083                 if (v != SWAPBLK_NONE && BLK2DEVIDX(v) == info->devidx) {
2084                         swp_pager_fault_page(object, &info->shared,
2085                                              swap->swb_index + i);
2086                         /* swap ptr might go away */
2087                         if (RB_LOOKUP(swblock_rb_tree,
2088                                       &object->swblock_root, index) != swap) {
2089                                 break;
2090                         }
2091                 }
2092         }
2093         return(0);
2094 }
2095
2096 /************************************************************************
2097  *                              SWAP META DATA                          *
2098  ************************************************************************
2099  *
2100  *      These routines manipulate the swap metadata stored in the 
2101  *      OBJT_SWAP object.  All swp_*() routines must be called at
2102  *      splvm() because swap can be freed up by the low level vm_page
2103  *      code which might be called from interrupts beyond what splbio() covers.
2104  *
2105  *      Swap metadata is implemented with a global hash and not directly
2106  *      linked into the object.  Instead the object simply contains
2107  *      appropriate tracking counters.
2108  */
2109
2110 /*
2111  * Lookup the swblock containing the specified swap block index.
2112  *
2113  * The caller must hold the object.
2114  */
2115 static __inline
2116 struct swblock *
2117 swp_pager_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t index)
2118 {
2119         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2120         index &= ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
2121         return (RB_LOOKUP(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, index));
2122 }
2123
2124 /*
2125  * Remove a swblock from the RB tree.
2126  *
2127  * The caller must hold the object.
2128  */
2129 static __inline
2130 void
2131 swp_pager_remove(vm_object_t object, struct swblock *swap)
2132 {
2133         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2134         RB_REMOVE(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, swap);
2135 }
2136
2137 /*
2138  * Convert default object to swap object if necessary
2139  *
2140  * The caller must hold the object.
2141  */
2142 static void
2143 swp_pager_meta_convert(vm_object_t object)
2144 {
2145         if (object->type == OBJT_DEFAULT) {
2146                 object->type = OBJT_SWAP;
2147                 KKASSERT(object->swblock_count == 0);
2148         }
2149 }
2150
2151 /*
2152  * SWP_PAGER_META_BUILD() -     add swap block to swap meta data for object
2153  *
2154  *      We first convert the object to a swap object if it is a default
2155  *      object.  Vnode objects do not need to be converted.
2156  *
2157  *      The specified swapblk is added to the object's swap metadata.  If
2158  *      the swapblk is not valid, it is freed instead.  Any previously
2159  *      assigned swapblk is freed.
2160  *
2161  * The caller must hold the object.
2162  */
2163 static void
2164 swp_pager_meta_build(vm_object_t object, vm_pindex_t index, swblk_t swapblk)
2165 {
2166         struct swblock *swap;
2167         struct swblock *oswap;
2168         vm_pindex_t v;
2169
2170         KKASSERT(swapblk != SWAPBLK_NONE);
2171         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2172
2173         /*
2174          * Convert object if necessary
2175          */
2176         if (object->type == OBJT_DEFAULT)
2177                 swp_pager_meta_convert(object);
2178         
2179         /*
2180          * Locate swblock.  If not found create, but if we aren't adding
2181          * anything just return.  If we run out of space in the map we wait
2182          * and, since the hash table may have changed, retry.
2183          */
2184 retry:
2185         swap = swp_pager_lookup(object, index);
2186
2187         if (swap == NULL) {
2188                 int i;
2189
2190                 swap = zalloc(swap_zone);
2191                 if (swap == NULL) {
2192                         vm_wait(0);
2193                         goto retry;
2194                 }
2195                 swap->swb_index = index & ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
2196                 swap->swb_count = 0;
2197
2198                 ++object->swblock_count;
2199
2200                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i)
2201                         swap->swb_pages[i] = SWAPBLK_NONE;
2202                 oswap = RB_INSERT(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, swap);
2203                 KKASSERT(oswap == NULL);
2204         }
2205
2206         /*
2207          * Delete prior contents of metadata.
2208          *
2209          * NOTE: Decrement swb_count after the freeing operation (which
2210          *       might block) to prevent racing destruction of the swblock.
2211          */
2212         index &= SWAP_META_MASK;
2213
2214         while ((v = swap->swb_pages[index]) != SWAPBLK_NONE) {
2215                 swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
2216                 /* can block */
2217                 swp_pager_freeswapspace(object, v, 1);
2218                 --swap->swb_count;
2219                 --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2220         }
2221
2222         /*
2223          * Enter block into metadata
2224          */
2225         swap->swb_pages[index] = swapblk;
2226         if (swapblk != SWAPBLK_NONE) {
2227                 ++swap->swb_count;
2228                 ++mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2229         }
2230 }
2231
2232 /*
2233  * SWP_PAGER_META_FREE() - free a range of blocks in the object's swap metadata
2234  *
2235  *      The requested range of blocks is freed, with any associated swap 
2236  *      returned to the swap bitmap.
2237  *
2238  *      This routine will free swap metadata structures as they are cleaned 
2239  *      out.  This routine does *NOT* operate on swap metadata associated
2240  *      with resident pages.
2241  *
2242  * The caller must hold the object.
2243  */
2244 static int swp_pager_meta_free_callback(struct swblock *swb, void *data);
2245
2246 static void
2247 swp_pager_meta_free(vm_object_t object, vm_pindex_t index, vm_pindex_t count)
2248 {
2249         struct swfreeinfo info;
2250
2251         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2252
2253         /*
2254          * Nothing to do
2255          */
2256         if (object->swblock_count == 0) {
2257                 KKASSERT(RB_EMPTY(&object->swblock_root));
2258                 return;
2259         }
2260         if (count == 0)
2261                 return;
2262
2263         /*
2264          * Setup for RB tree scan.  Note that the pindex range can be huge
2265          * due to the 64 bit page index space so we cannot safely iterate.
2266          */
2267         info.object = object;
2268         info.basei = index & ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
2269         info.begi = index;
2270         info.endi = index + count - 1;
2271         swblock_rb_tree_RB_SCAN(&object->swblock_root, rb_swblock_scancmp,
2272                                 swp_pager_meta_free_callback, &info);
2273 }
2274
2275 /*
2276  * The caller must hold the object.
2277  */
2278 static
2279 int
2280 swp_pager_meta_free_callback(struct swblock *swap, void *data)
2281 {
2282         struct swfreeinfo *info = data;
2283         vm_object_t object = info->object;
2284         int index;
2285         int eindex;
2286
2287         /*
2288          * Figure out the range within the swblock.  The wider scan may
2289          * return edge-case swap blocks when the start and/or end points
2290          * are in the middle of a block.
2291          */
2292         if (swap->swb_index < info->begi)
2293                 index = (int)info->begi & SWAP_META_MASK;
2294         else
2295                 index = 0;
2296
2297         if (swap->swb_index + SWAP_META_PAGES > info->endi)
2298                 eindex = (int)info->endi & SWAP_META_MASK;
2299         else
2300                 eindex = SWAP_META_MASK;
2301
2302         /*
2303          * Scan and free the blocks.  The loop terminates early
2304          * if (swap) runs out of blocks and could be freed.
2305          *
2306          * NOTE: Decrement swb_count after swp_pager_freeswapspace()
2307          *       to deal with a zfree race.
2308          */
2309         while (index <= eindex) {
2310                 swblk_t v = swap->swb_pages[index];
2311
2312                 if (v != SWAPBLK_NONE) {
2313                         swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
2314                         /* can block */
2315                         swp_pager_freeswapspace(object, v, 1);
2316                         --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2317                         if (--swap->swb_count == 0) {
2318                                 swp_pager_remove(object, swap);
2319                                 zfree(swap_zone, swap);
2320                                 --object->swblock_count;
2321                                 break;
2322                         }
2323                 }
2324                 ++index;
2325         }
2326
2327         /* swap may be invalid here due to zfree above */
2328         lwkt_yield();
2329
2330         return(0);
2331 }
2332
2333 /*
2334  * SWP_PAGER_META_FREE_ALL() - destroy all swap metadata associated with object
2335  *
2336  *      This routine locates and destroys all swap metadata associated with
2337  *      an object.
2338  *
2339  * NOTE: Decrement swb_count after the freeing operation (which
2340  *       might block) to prevent racing destruction of the swblock.
2341  *
2342  * The caller must hold the object.
2343  */
2344 static void
2345 swp_pager_meta_free_all(vm_object_t object)
2346 {
2347         struct swblock *swap;
2348         int i;
2349
2350         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2351
2352         while ((swap = RB_ROOT(&object->swblock_root)) != NULL) {
2353                 swp_pager_remove(object, swap);
2354                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
2355                         swblk_t v = swap->swb_pages[i];
2356                         if (v != SWAPBLK_NONE) {
2357                                 /* can block */
2358                                 swp_pager_freeswapspace(object, v, 1);
2359                                 --swap->swb_count;
2360                                 --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2361                         }
2362                 }
2363                 if (swap->swb_count != 0)
2364                         panic("swap_pager_meta_free_all: swb_count != 0");
2365                 zfree(swap_zone, swap);
2366                 --object->swblock_count;
2367                 lwkt_yield();
2368         }
2369         KKASSERT(object->swblock_count == 0);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * SWP_PAGER_METACTL() -  misc control of swap and vm_page_t meta data.
2374  *
2375  *      This routine is capable of looking up, popping, or freeing
2376  *      swapblk assignments in the swap meta data or in the vm_page_t.
2377  *      The routine typically returns the swapblk being looked-up, or popped,
2378  *      or SWAPBLK_NONE if the block was freed, or SWAPBLK_NONE if the block
2379  *      was invalid.  This routine will automatically free any invalid 
2380  *      meta-data swapblks.
2381  *
2382  *      It is not possible to store invalid swapblks in the swap meta data
2383  *      (other then a literal 'SWAPBLK_NONE'), so we don't bother checking.
2384  *
2385  *      When acting on a busy resident page and paging is in progress, we 
2386  *      have to wait until paging is complete but otherwise can act on the 
2387  *      busy page.
2388  *
2389  *      SWM_FREE        remove and free swap block from metadata
2390  *      SWM_POP         remove from meta data but do not free.. pop it out
2391  *
2392  * The caller must hold the object.
2393  */
2394 static swblk_t
2395 swp_pager_meta_ctl(vm_object_t object, vm_pindex_t index, int flags)
2396 {
2397         struct swblock *swap;
2398         swblk_t r1;
2399
2400         if (object->swblock_count == 0)
2401                 return(SWAPBLK_NONE);
2402
2403         r1 = SWAPBLK_NONE;
2404         swap = swp_pager_lookup(object, index);
2405
2406         if (swap != NULL) {
2407                 index &= SWAP_META_MASK;
2408                 r1 = swap->swb_pages[index];
2409
2410                 if (r1 != SWAPBLK_NONE) {
2411                         if (flags & (SWM_FREE|SWM_POP)) {
2412                                 swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
2413                                 --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2414                                 if (--swap->swb_count == 0) {
2415                                         swp_pager_remove(object, swap);
2416                                         zfree(swap_zone, swap);
2417                                         --object->swblock_count;
2418                                 }
2419                         } 
2420                         /* swap ptr may be invalid */
2421                         if (flags & SWM_FREE) {
2422                                 swp_pager_freeswapspace(object, r1, 1);
2423                                 r1 = SWAPBLK_NONE;
2424                         }
2425                 }
2426                 /* swap ptr may be invalid */
2427         }
2428         return(r1);
2429 }