Misc interrupts/LWKT 1/2: interlock the idle thread. Put execution of
[dragonfly.git] / sys / vm / swap_pager.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon,
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1990 University of Utah.
5  * Copyright (c) 1991, 1993
6  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
10  * Science Department.
11  *
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
21  *    must display the following acknowledgement:
22  *      This product includes software developed by the University of
23  *      California, Berkeley and its contributors.
24  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *                              New Swap System
41  *                              Matthew Dillon
42  *
43  * Radix Bitmap 'blists'.
44  *
45  *      - The new swapper uses the new radix bitmap code.  This should scale
46  *        to arbitrarily small or arbitrarily large swap spaces and an almost
47  *        arbitrary degree of fragmentation.
48  *
49  * Features:
50  *
51  *      - on the fly reallocation of swap during putpages.  The new system
52  *        does not try to keep previously allocated swap blocks for dirty
53  *        pages.  
54  *
55  *      - on the fly deallocation of swap
56  *
57  *      - No more garbage collection required.  Unnecessarily allocated swap
58  *        blocks only exist for dirty vm_page_t's now and these are already
59  *        cycled (in a high-load system) by the pager.  We also do on-the-fly
60  *        removal of invalidated swap blocks when a page is destroyed
61  *        or renamed.
62  *
63  * from: Utah $Hdr: swap_pager.c 1.4 91/04/30$
64  *
65  *      @(#)swap_pager.c        8.9 (Berkeley) 3/21/94
66  *
67  * $FreeBSD: src/sys/vm/swap_pager.c,v 1.130.2.12 2002/08/31 21:15:55 dillon Exp $
68  * $DragonFly: src/sys/vm/swap_pager.c,v 1.6 2003/06/26 05:55:21 dillon Exp $
69  */
70
71 #include <sys/param.h>
72 #include <sys/systm.h>
73 #include <sys/conf.h>
74 #include <sys/kernel.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/buf.h>
77 #include <sys/vnode.h>
78 #include <sys/malloc.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80 #include <sys/sysctl.h>
81 #include <sys/blist.h>
82 #include <sys/lock.h>
83 #include <sys/vmmeter.h>
84
85 #ifndef MAX_PAGEOUT_CLUSTER
86 #define MAX_PAGEOUT_CLUSTER 16
87 #endif
88
89 #define SWB_NPAGES      MAX_PAGEOUT_CLUSTER
90
91 #include "opt_swap.h"
92 #include <vm/vm.h>
93 #include <vm/vm_object.h>
94 #include <vm/vm_page.h>
95 #include <vm/vm_pager.h>
96 #include <vm/vm_pageout.h>
97 #include <vm/swap_pager.h>
98 #include <vm/vm_extern.h>
99 #include <vm/vm_zone.h>
100
101 #include <sys/buf2.h>
102
103 #define SWM_FREE        0x02    /* free, period                 */
104 #define SWM_POP         0x04    /* pop out                      */
105
106 /*
107  * vm_swap_size is in page-sized chunks now.  It was DEV_BSIZE'd chunks
108  * in the old system.
109  */
110
111 extern int vm_swap_size;        /* number of free swap blocks, in pages */
112
113 int swap_pager_full;            /* swap space exhaustion (task killing) */
114 static int swap_pager_almost_full; /* swap space exhaustion (w/ hysteresis)*/
115 static int nsw_rcount;          /* free read buffers                    */
116 static int nsw_wcount_sync;     /* limit write buffers / synchronous    */
117 static int nsw_wcount_async;    /* limit write buffers / asynchronous   */
118 static int nsw_wcount_async_max;/* assigned maximum                     */
119 static int nsw_cluster_max;     /* maximum VOP I/O allowed              */
120 static int sw_alloc_interlock;  /* swap pager allocation interlock      */
121
122 struct blist *swapblist;
123 static struct swblock **swhash;
124 static int swhash_mask;
125 static int swap_async_max = 4;  /* maximum in-progress async I/O's      */
126
127 extern struct vnode *swapdev_vp;        /* from vm_swap.c */
128
129 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_async_max,
130         CTLFLAG_RW, &swap_async_max, 0, "Maximum running async swap ops");
131
132 /*
133  * "named" and "unnamed" anon region objects.  Try to reduce the overhead
134  * of searching a named list by hashing it just a little.
135  */
136
137 #define NOBJLISTS               8
138
139 #define NOBJLIST(handle)        \
140         (&swap_pager_object_list[((int)(intptr_t)handle >> 4) & (NOBJLISTS-1)])
141
142 static struct pagerlst  swap_pager_object_list[NOBJLISTS];
143 struct pagerlst         swap_pager_un_object_list;
144 vm_zone_t               swap_zone;
145
146 /*
147  * pagerops for OBJT_SWAP - "swap pager".  Some ops are also global procedure
148  * calls hooked from other parts of the VM system and do not appear here.
149  * (see vm/swap_pager.h).
150  */
151
152 static vm_object_t
153                 swap_pager_alloc __P((void *handle, vm_ooffset_t size,
154                                       vm_prot_t prot, vm_ooffset_t offset));
155 static void     swap_pager_dealloc __P((vm_object_t object));
156 static int      swap_pager_getpages __P((vm_object_t, vm_page_t *, int, int));
157 static void     swap_pager_init __P((void));
158 static void     swap_pager_unswapped __P((vm_page_t));
159 static void     swap_pager_strategy __P((vm_object_t, struct buf *));
160
161 struct pagerops swappagerops = {
162         swap_pager_init,        /* early system initialization of pager */
163         swap_pager_alloc,       /* allocate an OBJT_SWAP object         */
164         swap_pager_dealloc,     /* deallocate an OBJT_SWAP object       */
165         swap_pager_getpages,    /* pagein                               */
166         swap_pager_putpages,    /* pageout                              */
167         swap_pager_haspage,     /* get backing store status for page    */
168         swap_pager_unswapped,   /* remove swap related to page          */
169         swap_pager_strategy     /* pager strategy call                  */
170 };
171
172 /*
173  * dmmax is in page-sized chunks with the new swap system.  It was
174  * dev-bsized chunks in the old.  dmmax is always a power of 2.
175  *
176  * swap_*() routines are externally accessible.  swp_*() routines are
177  * internal.
178  */
179
180 int dmmax;
181 static int dmmax_mask;
182 int nswap_lowat = 128;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
183 int nswap_hiwat = 512;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
184
185 static __inline void    swp_sizecheck __P((void));
186 static void     swp_pager_sync_iodone __P((struct buf *bp));
187 static void     swp_pager_async_iodone __P((struct buf *bp));
188
189 /*
190  * Swap bitmap functions
191  */
192
193 static __inline void    swp_pager_freeswapspace __P((daddr_t blk, int npages));
194 static __inline daddr_t swp_pager_getswapspace __P((int npages));
195
196 /*
197  * Metadata functions
198  */
199
200 static void swp_pager_meta_build __P((vm_object_t, vm_pindex_t, daddr_t));
201 static void swp_pager_meta_free __P((vm_object_t, vm_pindex_t, daddr_t));
202 static void swp_pager_meta_free_all __P((vm_object_t));
203 static daddr_t swp_pager_meta_ctl __P((vm_object_t, vm_pindex_t, int));
204
205 /*
206  * SWP_SIZECHECK() -    update swap_pager_full indication
207  *      
208  *      update the swap_pager_almost_full indication and warn when we are
209  *      about to run out of swap space, using lowat/hiwat hysteresis.
210  *
211  *      Clear swap_pager_full ( task killing ) indication when lowat is met.
212  *
213  *      No restrictions on call
214  *      This routine may not block.
215  *      This routine must be called at splvm()
216  */
217
218 static __inline void
219 swp_sizecheck()
220 {
221         if (vm_swap_size < nswap_lowat) {
222                 if (swap_pager_almost_full == 0) {
223                         printf("swap_pager: out of swap space\n");
224                         swap_pager_almost_full = 1;
225                 }
226         } else {
227                 swap_pager_full = 0;
228                 if (vm_swap_size > nswap_hiwat)
229                         swap_pager_almost_full = 0;
230         }
231 }
232
233 /*
234  * SWAP_PAGER_INIT() -  initialize the swap pager!
235  *
236  *      Expected to be started from system init.  NOTE:  This code is run 
237  *      before much else so be careful what you depend on.  Most of the VM
238  *      system has yet to be initialized at this point.
239  */
240
241 static void
242 swap_pager_init()
243 {
244         /*
245          * Initialize object lists
246          */
247         int i;
248
249         for (i = 0; i < NOBJLISTS; ++i)
250                 TAILQ_INIT(&swap_pager_object_list[i]);
251         TAILQ_INIT(&swap_pager_un_object_list);
252
253         /*
254          * Device Stripe, in PAGE_SIZE'd blocks
255          */
256
257         dmmax = SWB_NPAGES * 2;
258         dmmax_mask = ~(dmmax - 1);
259 }
260
261 /*
262  * SWAP_PAGER_SWAP_INIT() - swap pager initialization from pageout process
263  *
264  *      Expected to be started from pageout process once, prior to entering
265  *      its main loop.
266  */
267
268 void
269 swap_pager_swap_init()
270 {
271         int n, n2;
272
273         /*
274          * Number of in-transit swap bp operations.  Don't
275          * exhaust the pbufs completely.  Make sure we
276          * initialize workable values (0 will work for hysteresis
277          * but it isn't very efficient).
278          *
279          * The nsw_cluster_max is constrained by the bp->b_pages[]
280          * array (MAXPHYS/PAGE_SIZE) and our locally defined
281          * MAX_PAGEOUT_CLUSTER.   Also be aware that swap ops are
282          * constrained by the swap device interleave stripe size.
283          *
284          * Currently we hardwire nsw_wcount_async to 4.  This limit is 
285          * designed to prevent other I/O from having high latencies due to
286          * our pageout I/O.  The value 4 works well for one or two active swap
287          * devices but is probably a little low if you have more.  Even so,
288          * a higher value would probably generate only a limited improvement
289          * with three or four active swap devices since the system does not
290          * typically have to pageout at extreme bandwidths.   We will want
291          * at least 2 per swap devices, and 4 is a pretty good value if you
292          * have one NFS swap device due to the command/ack latency over NFS.
293          * So it all works out pretty well.
294          */
295
296         nsw_cluster_max = min((MAXPHYS/PAGE_SIZE), MAX_PAGEOUT_CLUSTER);
297
298         nsw_rcount = (nswbuf + 1) / 2;
299         nsw_wcount_sync = (nswbuf + 3) / 4;
300         nsw_wcount_async = 4;
301         nsw_wcount_async_max = nsw_wcount_async;
302
303         /*
304          * Initialize our zone.  Right now I'm just guessing on the number
305          * we need based on the number of pages in the system.  Each swblock
306          * can hold 16 pages, so this is probably overkill.  This reservation
307          * is typically limited to around 32MB by default.
308          */
309         n = cnt.v_page_count / 2;
310         if (maxswzone && n > maxswzone / sizeof(struct swblock))
311                 n = maxswzone / sizeof(struct swblock);
312         n2 = n;
313
314         do {
315                 swap_zone = zinit(
316                         "SWAPMETA", 
317                         sizeof(struct swblock), 
318                         n,
319                         ZONE_INTERRUPT, 
320                         1);
321                 if (swap_zone != NULL)
322                         break;
323                 /*
324                  * if the allocation failed, try a zone two thirds the
325                  * size of the previous attempt.
326                  */
327                 n -= ((n + 2) / 3);
328         } while (n > 0);
329
330         if (swap_zone == NULL)
331                 panic("swap_pager_swap_init: swap_zone == NULL");
332         if (n2 != n)
333                 printf("Swap zone entries reduced from %d to %d.\n", n2, n);
334         n2 = n;
335
336         /*
337          * Initialize our meta-data hash table.  The swapper does not need to
338          * be quite as efficient as the VM system, so we do not use an 
339          * oversized hash table.
340          *
341          *      n:              size of hash table, must be power of 2
342          *      swhash_mask:    hash table index mask
343          */
344
345         for (n = 1; n < n2 / 8; n *= 2)
346                 ;
347
348         swhash = malloc(sizeof(struct swblock *) * n, M_VMPGDATA, M_WAITOK);
349         bzero(swhash, sizeof(struct swblock *) * n);
350
351         swhash_mask = n - 1;
352 }
353
354 /*
355  * SWAP_PAGER_ALLOC() - allocate a new OBJT_SWAP VM object and instantiate
356  *                      its metadata structures.
357  *
358  *      This routine is called from the mmap and fork code to create a new
359  *      OBJT_SWAP object.  We do this by creating an OBJT_DEFAULT object
360  *      and then converting it with swp_pager_meta_build().
361  *
362  *      This routine may block in vm_object_allocate() and create a named
363  *      object lookup race, so we must interlock.   We must also run at
364  *      splvm() for the object lookup to handle races with interrupts, but
365  *      we do not have to maintain splvm() in between the lookup and the
366  *      add because (I believe) it is not possible to attempt to create
367  *      a new swap object w/handle when a default object with that handle
368  *      already exists.
369  */
370
371 static vm_object_t
372 swap_pager_alloc(void *handle, vm_ooffset_t size, vm_prot_t prot,
373                  vm_ooffset_t offset)
374 {
375         vm_object_t object;
376
377         if (handle) {
378                 /*
379                  * Reference existing named region or allocate new one.  There
380                  * should not be a race here against swp_pager_meta_build()
381                  * as called from vm_page_remove() in regards to the lookup
382                  * of the handle.
383                  */
384
385                 while (sw_alloc_interlock) {
386                         sw_alloc_interlock = -1;
387                         tsleep(&sw_alloc_interlock, PVM, "swpalc", 0);
388                 }
389                 sw_alloc_interlock = 1;
390
391                 object = vm_pager_object_lookup(NOBJLIST(handle), handle);
392
393                 if (object != NULL) {
394                         vm_object_reference(object);
395                 } else {
396                         object = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
397                                 OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
398                         object->handle = handle;
399
400                         swp_pager_meta_build(object, 0, SWAPBLK_NONE);
401                 }
402
403                 if (sw_alloc_interlock < 0)
404                         wakeup(&sw_alloc_interlock);
405
406                 sw_alloc_interlock = 0;
407         } else {
408                 object = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
409                         OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
410
411                 swp_pager_meta_build(object, 0, SWAPBLK_NONE);
412         }
413
414         return (object);
415 }
416
417 /*
418  * SWAP_PAGER_DEALLOC() -       remove swap metadata from object
419  *
420  *      The swap backing for the object is destroyed.  The code is 
421  *      designed such that we can reinstantiate it later, but this
422  *      routine is typically called only when the entire object is
423  *      about to be destroyed.
424  *
425  *      This routine may block, but no longer does. 
426  *
427  *      The object must be locked or unreferenceable.
428  */
429
430 static void
431 swap_pager_dealloc(object)
432         vm_object_t object;
433 {
434         int s;
435
436         /*
437          * Remove from list right away so lookups will fail if we block for
438          * pageout completion.
439          */
440
441         if (object->handle == NULL) {
442                 TAILQ_REMOVE(&swap_pager_un_object_list, object, pager_object_list);
443         } else {
444                 TAILQ_REMOVE(NOBJLIST(object->handle), object, pager_object_list);
445         }
446
447         vm_object_pip_wait(object, "swpdea");
448
449         /*
450          * Free all remaining metadata.  We only bother to free it from 
451          * the swap meta data.  We do not attempt to free swapblk's still
452          * associated with vm_page_t's for this object.  We do not care
453          * if paging is still in progress on some objects.
454          */
455         s = splvm();
456         swp_pager_meta_free_all(object);
457         splx(s);
458 }
459
460 /************************************************************************
461  *                      SWAP PAGER BITMAP ROUTINES                      *
462  ************************************************************************/
463
464 /*
465  * SWP_PAGER_GETSWAPSPACE() -   allocate raw swap space
466  *
467  *      Allocate swap for the requested number of pages.  The starting
468  *      swap block number (a page index) is returned or SWAPBLK_NONE
469  *      if the allocation failed.
470  *
471  *      Also has the side effect of advising that somebody made a mistake
472  *      when they configured swap and didn't configure enough.
473  *
474  *      Must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
475  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
476  *
477  *      This routine may not block
478  *      This routine must be called at splvm().
479  */
480
481 static __inline daddr_t
482 swp_pager_getswapspace(npages)
483         int npages;
484 {
485         daddr_t blk;
486
487         if ((blk = blist_alloc(swapblist, npages)) == SWAPBLK_NONE) {
488                 if (swap_pager_full != 2) {
489                         printf("swap_pager_getswapspace: failed\n");
490                         swap_pager_full = 2;
491                         swap_pager_almost_full = 1;
492                 }
493         } else {
494                 vm_swap_size -= npages;
495                 swp_sizecheck();
496         }
497         return(blk);
498 }
499
500 /*
501  * SWP_PAGER_FREESWAPSPACE() -  free raw swap space 
502  *
503  *      This routine returns the specified swap blocks back to the bitmap.
504  *
505  *      Note:  This routine may not block (it could in the old swap code),
506  *      and through the use of the new blist routines it does not block.
507  *
508  *      We must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
509  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
510  *
511  *      This routine may not block
512  *      This routine must be called at splvm().
513  */
514
515 static __inline void
516 swp_pager_freeswapspace(blk, npages)
517         daddr_t blk;
518         int npages;
519 {
520         blist_free(swapblist, blk, npages);
521         vm_swap_size += npages;
522         swp_sizecheck();
523 }
524
525 /*
526  * SWAP_PAGER_FREESPACE() -     frees swap blocks associated with a page
527  *                              range within an object.
528  *
529  *      This is a globally accessible routine.
530  *
531  *      This routine removes swapblk assignments from swap metadata.
532  *
533  *      The external callers of this routine typically have already destroyed 
534  *      or renamed vm_page_t's associated with this range in the object so 
535  *      we should be ok.
536  *
537  *      This routine may be called at any spl.  We up our spl to splvm temporarily
538  *      in order to perform the metadata removal.
539  */
540
541 void
542 swap_pager_freespace(object, start, size)
543         vm_object_t object;
544         vm_pindex_t start;
545         vm_size_t size;
546 {
547         int s = splvm();
548         swp_pager_meta_free(object, start, size);
549         splx(s);
550 }
551
552 /*
553  * SWAP_PAGER_RESERVE() - reserve swap blocks in object
554  *
555  *      Assigns swap blocks to the specified range within the object.  The 
556  *      swap blocks are not zerod.  Any previous swap assignment is destroyed.
557  *
558  *      Returns 0 on success, -1 on failure.
559  */
560
561 int
562 swap_pager_reserve(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_size_t size)
563 {
564         int s;
565         int n = 0;
566         daddr_t blk = SWAPBLK_NONE;
567         vm_pindex_t beg = start;        /* save start index */
568
569         s = splvm();
570         while (size) {
571                 if (n == 0) {
572                         n = BLIST_MAX_ALLOC;
573                         while ((blk = swp_pager_getswapspace(n)) == SWAPBLK_NONE) {
574                                 n >>= 1;
575                                 if (n == 0) {
576                                         swp_pager_meta_free(object, beg, start - beg);
577                                         splx(s);
578                                         return(-1);
579                                 }
580                         }
581                 }
582                 swp_pager_meta_build(object, start, blk);
583                 --size;
584                 ++start;
585                 ++blk;
586                 --n;
587         }
588         swp_pager_meta_free(object, start, n);
589         splx(s);
590         return(0);
591 }
592
593 /*
594  * SWAP_PAGER_COPY() -  copy blocks from source pager to destination pager
595  *                      and destroy the source.
596  *
597  *      Copy any valid swapblks from the source to the destination.  In
598  *      cases where both the source and destination have a valid swapblk,
599  *      we keep the destination's.
600  *
601  *      This routine is allowed to block.  It may block allocating metadata
602  *      indirectly through swp_pager_meta_build() or if paging is still in
603  *      progress on the source. 
604  *
605  *      This routine can be called at any spl
606  *
607  *      XXX vm_page_collapse() kinda expects us not to block because we 
608  *      supposedly do not need to allocate memory, but for the moment we
609  *      *may* have to get a little memory from the zone allocator, but
610  *      it is taken from the interrupt memory.  We should be ok. 
611  *
612  *      The source object contains no vm_page_t's (which is just as well)
613  *
614  *      The source object is of type OBJT_SWAP.
615  *
616  *      The source and destination objects must be locked or 
617  *      inaccessible (XXX are they ?)
618  */
619
620 void
621 swap_pager_copy(srcobject, dstobject, offset, destroysource)
622         vm_object_t srcobject;
623         vm_object_t dstobject;
624         vm_pindex_t offset;
625         int destroysource;
626 {
627         vm_pindex_t i;
628         int s;
629
630         s = splvm();
631
632         /*
633          * If destroysource is set, we remove the source object from the 
634          * swap_pager internal queue now. 
635          */
636
637         if (destroysource) {
638                 if (srcobject->handle == NULL) {
639                         TAILQ_REMOVE(
640                             &swap_pager_un_object_list, 
641                             srcobject, 
642                             pager_object_list
643                         );
644                 } else {
645                         TAILQ_REMOVE(
646                             NOBJLIST(srcobject->handle),
647                             srcobject,
648                             pager_object_list
649                         );
650                 }
651         }
652
653         /*
654          * transfer source to destination.
655          */
656
657         for (i = 0; i < dstobject->size; ++i) {
658                 daddr_t dstaddr;
659
660                 /*
661                  * Locate (without changing) the swapblk on the destination,
662                  * unless it is invalid in which case free it silently, or
663                  * if the destination is a resident page, in which case the
664                  * source is thrown away.
665                  */
666
667                 dstaddr = swp_pager_meta_ctl(dstobject, i, 0);
668
669                 if (dstaddr == SWAPBLK_NONE) {
670                         /*
671                          * Destination has no swapblk and is not resident,
672                          * copy source.
673                          */
674                         daddr_t srcaddr;
675
676                         srcaddr = swp_pager_meta_ctl(
677                             srcobject, 
678                             i + offset,
679                             SWM_POP
680                         );
681
682                         if (srcaddr != SWAPBLK_NONE)
683                                 swp_pager_meta_build(dstobject, i, srcaddr);
684                 } else {
685                         /*
686                          * Destination has valid swapblk or it is represented
687                          * by a resident page.  We destroy the sourceblock.
688                          */
689                         
690                         swp_pager_meta_ctl(srcobject, i + offset, SWM_FREE);
691                 }
692         }
693
694         /*
695          * Free left over swap blocks in source.
696          *
697          * We have to revert the type to OBJT_DEFAULT so we do not accidently
698          * double-remove the object from the swap queues.
699          */
700
701         if (destroysource) {
702                 swp_pager_meta_free_all(srcobject);
703                 /*
704                  * Reverting the type is not necessary, the caller is going
705                  * to destroy srcobject directly, but I'm doing it here
706                  * for consistency since we've removed the object from its
707                  * queues.
708                  */
709                 srcobject->type = OBJT_DEFAULT;
710         }
711         splx(s);
712 }
713
714 /*
715  * SWAP_PAGER_HASPAGE() -       determine if we have good backing store for
716  *                              the requested page.
717  *
718  *      We determine whether good backing store exists for the requested
719  *      page and return TRUE if it does, FALSE if it doesn't.
720  *
721  *      If TRUE, we also try to determine how much valid, contiguous backing
722  *      store exists before and after the requested page within a reasonable
723  *      distance.  We do not try to restrict it to the swap device stripe
724  *      (that is handled in getpages/putpages).  It probably isn't worth
725  *      doing here.
726  */
727
728 boolean_t
729 swap_pager_haspage(object, pindex, before, after)
730         vm_object_t object;
731         vm_pindex_t pindex;
732         int *before;
733         int *after;
734 {
735         daddr_t blk0;
736         int s;
737
738         /*
739          * do we have good backing store at the requested index ?
740          */
741
742         s = splvm();
743         blk0 = swp_pager_meta_ctl(object, pindex, 0);
744
745         if (blk0 == SWAPBLK_NONE) {
746                 splx(s);
747                 if (before)
748                         *before = 0;
749                 if (after)
750                         *after = 0;
751                 return (FALSE);
752         }
753
754         /*
755          * find backwards-looking contiguous good backing store
756          */
757
758         if (before != NULL) {
759                 int i;
760
761                 for (i = 1; i < (SWB_NPAGES/2); ++i) {
762                         daddr_t blk;
763
764                         if (i > pindex)
765                                 break;
766                         blk = swp_pager_meta_ctl(object, pindex - i, 0);
767                         if (blk != blk0 - i)
768                                 break;
769                 }
770                 *before = (i - 1);
771         }
772
773         /*
774          * find forward-looking contiguous good backing store
775          */
776
777         if (after != NULL) {
778                 int i;
779
780                 for (i = 1; i < (SWB_NPAGES/2); ++i) {
781                         daddr_t blk;
782
783                         blk = swp_pager_meta_ctl(object, pindex + i, 0);
784                         if (blk != blk0 + i)
785                                 break;
786                 }
787                 *after = (i - 1);
788         }
789         splx(s);
790         return (TRUE);
791 }
792
793 /*
794  * SWAP_PAGER_PAGE_UNSWAPPED() - remove swap backing store related to page
795  *
796  *      This removes any associated swap backing store, whether valid or
797  *      not, from the page.  
798  *
799  *      This routine is typically called when a page is made dirty, at
800  *      which point any associated swap can be freed.  MADV_FREE also
801  *      calls us in a special-case situation
802  *
803  *      NOTE!!!  If the page is clean and the swap was valid, the caller
804  *      should make the page dirty before calling this routine.  This routine
805  *      does NOT change the m->dirty status of the page.  Also: MADV_FREE
806  *      depends on it.
807  *
808  *      This routine may not block
809  *      This routine must be called at splvm()
810  */
811
812 static void
813 swap_pager_unswapped(m)
814         vm_page_t m;
815 {
816         swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, SWM_FREE);
817 }
818
819 /*
820  * SWAP_PAGER_STRATEGY() - read, write, free blocks
821  *
822  *      This implements the vm_pager_strategy() interface to swap and allows
823  *      other parts of the system to directly access swap as backing store
824  *      through vm_objects of type OBJT_SWAP.  This is intended to be a 
825  *      cacheless interface ( i.e. caching occurs at higher levels ).
826  *      Therefore we do not maintain any resident pages.  All I/O goes
827  *      directly to and from the swap device.
828  *      
829  *      Note that b_blkno is scaled for PAGE_SIZE
830  *
831  *      We currently attempt to run I/O synchronously or asynchronously as
832  *      the caller requests.  This isn't perfect because we loose error
833  *      sequencing when we run multiple ops in parallel to satisfy a request.
834  *      But this is swap, so we let it all hang out.
835  */
836
837 static void     
838 swap_pager_strategy(vm_object_t object, struct buf *bp)
839 {
840         vm_pindex_t start;
841         int count;
842         int s;
843         char *data;
844         struct buf *nbp = NULL;
845
846         if (bp->b_bcount & PAGE_MASK) {
847                 bp->b_error = EINVAL;
848                 bp->b_flags |= B_ERROR | B_INVAL;
849                 biodone(bp);
850                 printf("swap_pager_strategy: bp %p b_vp %p blk %d size %d, not page bounded\n", bp, bp->b_vp, (int)bp->b_pblkno, (int)bp->b_bcount);
851                 return;
852         }
853
854         /*
855          * Clear error indication, initialize page index, count, data pointer.
856          */
857
858         bp->b_error = 0;
859         bp->b_flags &= ~B_ERROR;
860         bp->b_resid = bp->b_bcount;
861
862         start = bp->b_pblkno;
863         count = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
864         data = bp->b_data;
865
866         s = splvm();
867
868         /*
869          * Deal with B_FREEBUF
870          */
871
872         if (bp->b_flags & B_FREEBUF) {
873                 /*
874                  * FREE PAGE(s) - destroy underlying swap that is no longer
875                  *                needed.
876                  */
877                 swp_pager_meta_free(object, start, count);
878                 splx(s);
879                 bp->b_resid = 0;
880                 biodone(bp);
881                 return;
882         }
883
884         /*
885          * Execute read or write
886          */
887
888         while (count > 0) {
889                 daddr_t blk;
890
891                 /*
892                  * Obtain block.  If block not found and writing, allocate a
893                  * new block and build it into the object.
894                  */
895
896                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, start, 0);
897                 if ((blk == SWAPBLK_NONE) && (bp->b_flags & B_READ) == 0) {
898                         blk = swp_pager_getswapspace(1);
899                         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
900                                 bp->b_error = ENOMEM;
901                                 bp->b_flags |= B_ERROR;
902                                 break;
903                         }
904                         swp_pager_meta_build(object, start, blk);
905                 }
906                         
907                 /*
908                  * Do we have to flush our current collection?  Yes if:
909                  *
910                  *      - no swap block at this index
911                  *      - swap block is not contiguous
912                  *      - we cross a physical disk boundry in the
913                  *        stripe.
914                  */
915
916                 if (
917                     nbp && (nbp->b_blkno + btoc(nbp->b_bcount) != blk ||
918                      ((nbp->b_blkno ^ blk) & dmmax_mask)
919                     )
920                 ) {
921                         splx(s);
922                         if (bp->b_flags & B_READ) {
923                                 ++cnt.v_swapin;
924                                 cnt.v_swappgsin += btoc(nbp->b_bcount);
925                         } else {
926                                 ++cnt.v_swapout;
927                                 cnt.v_swappgsout += btoc(nbp->b_bcount);
928                                 nbp->b_dirtyend = nbp->b_bcount;
929                         }
930                         flushchainbuf(nbp);
931                         s = splvm();
932                         nbp = NULL;
933                 }
934
935                 /*
936                  * Add new swapblk to nbp, instantiating nbp if necessary.
937                  * Zero-fill reads are able to take a shortcut.
938                  */
939
940                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
941                         /*
942                          * We can only get here if we are reading.  Since
943                          * we are at splvm() we can safely modify b_resid,
944                          * even if chain ops are in progress.
945                          */
946                         bzero(data, PAGE_SIZE);
947                         bp->b_resid -= PAGE_SIZE;
948                 } else {
949                         if (nbp == NULL) {
950                                 nbp = getchainbuf(bp, swapdev_vp, (bp->b_flags & B_READ) | B_ASYNC);
951                                 nbp->b_blkno = blk;
952                                 nbp->b_bcount = 0;
953                                 nbp->b_data = data;
954                         }
955                         nbp->b_bcount += PAGE_SIZE;
956                 }
957                 --count;
958                 ++start;
959                 data += PAGE_SIZE;
960         }
961
962         /*
963          *  Flush out last buffer
964          */
965
966         splx(s);
967
968         if (nbp) {
969                 if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0)
970                         nbp->b_flags &= ~B_ASYNC;
971                 if (nbp->b_flags & B_READ) {
972                         ++cnt.v_swapin;
973                         cnt.v_swappgsin += btoc(nbp->b_bcount);
974                 } else {
975                         ++cnt.v_swapout;
976                         cnt.v_swappgsout += btoc(nbp->b_bcount);
977                         nbp->b_dirtyend = nbp->b_bcount;
978                 }
979                 flushchainbuf(nbp);
980                 /* nbp = NULL; */
981         }
982
983         /*
984          * Wait for completion.
985          */
986
987         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
988                 autochaindone(bp);
989         } else {
990                 waitchainbuf(bp, 0, 1);
991         }
992 }
993
994 /*
995  * SWAP_PAGER_GETPAGES() - bring pages in from swap
996  *
997  *      Attempt to retrieve (m, count) pages from backing store, but make
998  *      sure we retrieve at least m[reqpage].  We try to load in as large
999  *      a chunk surrounding m[reqpage] as is contiguous in swap and which
1000  *      belongs to the same object.
1001  *
1002  *      The code is designed for asynchronous operation and 
1003  *      immediate-notification of 'reqpage' but tends not to be
1004  *      used that way.  Please do not optimize-out this algorithmic
1005  *      feature, I intend to improve on it in the future.
1006  *
1007  *      The parent has a single vm_object_pip_add() reference prior to
1008  *      calling us and we should return with the same.
1009  *
1010  *      The parent has BUSY'd the pages.  We should return with 'm'
1011  *      left busy, but the others adjusted.
1012  */
1013
1014 static int
1015 swap_pager_getpages(object, m, count, reqpage)
1016         vm_object_t object;
1017         vm_page_t *m;
1018         int count, reqpage;
1019 {
1020         struct buf *bp;
1021         vm_page_t mreq;
1022         int s;
1023         int i;
1024         int j;
1025         daddr_t blk;
1026         vm_offset_t kva;
1027         vm_pindex_t lastpindex;
1028
1029         mreq = m[reqpage];
1030
1031         if (mreq->object != object) {
1032                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1033                     object, 
1034                     mreq->object
1035                 );
1036         }
1037         /*
1038          * Calculate range to retrieve.  The pages have already been assigned
1039          * their swapblks.  We require a *contiguous* range that falls entirely
1040          * within a single device stripe.   If we do not supply it, bad things
1041          * happen.  Note that blk, iblk & jblk can be SWAPBLK_NONE, but the 
1042          * loops are set up such that the case(s) are handled implicitly.
1043          *
1044          * The swp_*() calls must be made at splvm().  vm_page_free() does
1045          * not need to be, but it will go a little faster if it is.
1046          */
1047
1048         s = splvm();
1049         blk = swp_pager_meta_ctl(mreq->object, mreq->pindex, 0);
1050
1051         for (i = reqpage - 1; i >= 0; --i) {
1052                 daddr_t iblk;
1053
1054                 iblk = swp_pager_meta_ctl(m[i]->object, m[i]->pindex, 0);
1055                 if (blk != iblk + (reqpage - i))
1056                         break;
1057                 if ((blk ^ iblk) & dmmax_mask)
1058                         break;
1059         }
1060         ++i;
1061
1062         for (j = reqpage + 1; j < count; ++j) {
1063                 daddr_t jblk;
1064
1065                 jblk = swp_pager_meta_ctl(m[j]->object, m[j]->pindex, 0);
1066                 if (blk != jblk - (j - reqpage))
1067                         break;
1068                 if ((blk ^ jblk) & dmmax_mask)
1069                         break;
1070         }
1071
1072         /*
1073          * free pages outside our collection range.   Note: we never free
1074          * mreq, it must remain busy throughout.
1075          */
1076
1077         {
1078                 int k;
1079
1080                 for (k = 0; k < i; ++k)
1081                         vm_page_free(m[k]);
1082                 for (k = j; k < count; ++k)
1083                         vm_page_free(m[k]);
1084         }
1085         splx(s);
1086
1087
1088         /*
1089          * Return VM_PAGER_FAIL if we have nothing to do.  Return mreq 
1090          * still busy, but the others unbusied.
1091          */
1092
1093         if (blk == SWAPBLK_NONE)
1094                 return(VM_PAGER_FAIL);
1095
1096         /*
1097          * Get a swap buffer header to perform the IO
1098          */
1099
1100         bp = getpbuf(&nsw_rcount);
1101         kva = (vm_offset_t) bp->b_data;
1102
1103         /*
1104          * map our page(s) into kva for input
1105          *
1106          * NOTE: B_PAGING is set by pbgetvp()
1107          */
1108
1109         pmap_qenter(kva, m + i, j - i);
1110
1111         bp->b_flags = B_READ | B_CALL;
1112         bp->b_iodone = swp_pager_async_iodone;
1113         bp->b_data = (caddr_t) kva;
1114         bp->b_blkno = blk - (reqpage - i);
1115         bp->b_bcount = PAGE_SIZE * (j - i);
1116         bp->b_bufsize = PAGE_SIZE * (j - i);
1117         bp->b_pager.pg_reqpage = reqpage - i;
1118
1119         {
1120                 int k;
1121
1122                 for (k = i; k < j; ++k) {
1123                         bp->b_pages[k - i] = m[k];
1124                         vm_page_flag_set(m[k], PG_SWAPINPROG);
1125                 }
1126         }
1127         bp->b_npages = j - i;
1128
1129         pbgetvp(swapdev_vp, bp);
1130
1131         cnt.v_swapin++;
1132         cnt.v_swappgsin += bp->b_npages;
1133
1134         /*
1135          * We still hold the lock on mreq, and our automatic completion routine
1136          * does not remove it.
1137          */
1138
1139         vm_object_pip_add(mreq->object, bp->b_npages);
1140         lastpindex = m[j-1]->pindex;
1141
1142         /*
1143          * perform the I/O.  NOTE!!!  bp cannot be considered valid after
1144          * this point because we automatically release it on completion.
1145          * Instead, we look at the one page we are interested in which we
1146          * still hold a lock on even through the I/O completion.
1147          *
1148          * The other pages in our m[] array are also released on completion,
1149          * so we cannot assume they are valid anymore either.
1150          *
1151          * NOTE: b_blkno is destroyed by the call to VOP_STRATEGY
1152          */
1153
1154         BUF_KERNPROC(bp);
1155         VOP_STRATEGY(bp->b_vp, bp);
1156
1157         /*
1158          * wait for the page we want to complete.  PG_SWAPINPROG is always
1159          * cleared on completion.  If an I/O error occurs, SWAPBLK_NONE
1160          * is set in the meta-data.
1161          */
1162
1163         s = splvm();
1164
1165         while ((mreq->flags & PG_SWAPINPROG) != 0) {
1166                 vm_page_flag_set(mreq, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1167                 cnt.v_intrans++;
1168                 if (tsleep(mreq, PSWP, "swread", hz*20)) {
1169                         printf(
1170                             "swap_pager: indefinite wait buffer: device:"
1171                                 " %s, blkno: %ld, size: %ld\n",
1172                             devtoname(bp->b_dev), (long)bp->b_blkno,
1173                             bp->b_bcount
1174                         );
1175                 }
1176         }
1177
1178         splx(s);
1179
1180         /*
1181          * mreq is left bussied after completion, but all the other pages
1182          * are freed.  If we had an unrecoverable read error the page will
1183          * not be valid.
1184          */
1185
1186         if (mreq->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
1187                 return(VM_PAGER_ERROR);
1188         } else {
1189                 return(VM_PAGER_OK);
1190         }
1191
1192         /*
1193          * A final note: in a low swap situation, we cannot deallocate swap
1194          * and mark a page dirty here because the caller is likely to mark
1195          * the page clean when we return, causing the page to possibly revert 
1196          * to all-zero's later.
1197          */
1198 }
1199
1200 /*
1201  *      swap_pager_putpages: 
1202  *
1203  *      Assign swap (if necessary) and initiate I/O on the specified pages.
1204  *
1205  *      We support both OBJT_DEFAULT and OBJT_SWAP objects.  DEFAULT objects
1206  *      are automatically converted to SWAP objects.
1207  *
1208  *      In a low memory situation we may block in VOP_STRATEGY(), but the new 
1209  *      vm_page reservation system coupled with properly written VFS devices 
1210  *      should ensure that no low-memory deadlock occurs.  This is an area
1211  *      which needs work.
1212  *
1213  *      The parent has N vm_object_pip_add() references prior to
1214  *      calling us and will remove references for rtvals[] that are
1215  *      not set to VM_PAGER_PEND.  We need to remove the rest on I/O
1216  *      completion.
1217  *
1218  *      The parent has soft-busy'd the pages it passes us and will unbusy
1219  *      those whos rtvals[] entry is not set to VM_PAGER_PEND on return.
1220  *      We need to unbusy the rest on I/O completion.
1221  */
1222
1223 void
1224 swap_pager_putpages(object, m, count, sync, rtvals)
1225         vm_object_t object;
1226         vm_page_t *m;
1227         int count;
1228         boolean_t sync;
1229         int *rtvals;
1230 {
1231         int i;
1232         int n = 0;
1233
1234         if (count && m[0]->object != object) {
1235                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1236                     object, 
1237                     m[0]->object
1238                 );
1239         }
1240         /*
1241          * Step 1
1242          *
1243          * Turn object into OBJT_SWAP
1244          * check for bogus sysops
1245          * force sync if not pageout process
1246          */
1247
1248         if (object->type != OBJT_SWAP)
1249                 swp_pager_meta_build(object, 0, SWAPBLK_NONE);
1250
1251         if (curthread != pagethread)
1252                 sync = TRUE;
1253
1254         /*
1255          * Step 2
1256          *
1257          * Update nsw parameters from swap_async_max sysctl values.  
1258          * Do not let the sysop crash the machine with bogus numbers.
1259          */
1260
1261         if (swap_async_max != nsw_wcount_async_max) {
1262                 int n;
1263                 int s;
1264
1265                 /*
1266                  * limit range
1267                  */
1268                 if ((n = swap_async_max) > nswbuf / 2)
1269                         n = nswbuf / 2;
1270                 if (n < 1)
1271                         n = 1;
1272                 swap_async_max = n;
1273
1274                 /*
1275                  * Adjust difference ( if possible ).  If the current async
1276                  * count is too low, we may not be able to make the adjustment
1277                  * at this time.
1278                  */
1279                 s = splvm();
1280                 n -= nsw_wcount_async_max;
1281                 if (nsw_wcount_async + n >= 0) {
1282                         nsw_wcount_async += n;
1283                         nsw_wcount_async_max += n;
1284                         wakeup(&nsw_wcount_async);
1285                 }
1286                 splx(s);
1287         }
1288
1289         /*
1290          * Step 3
1291          *
1292          * Assign swap blocks and issue I/O.  We reallocate swap on the fly.
1293          * The page is left dirty until the pageout operation completes
1294          * successfully.
1295          */
1296
1297         for (i = 0; i < count; i += n) {
1298                 int s;
1299                 int j;
1300                 struct buf *bp;
1301                 daddr_t blk;
1302
1303                 /*
1304                  * Maximum I/O size is limited by a number of factors.
1305                  */
1306
1307                 n = min(BLIST_MAX_ALLOC, count - i);
1308                 n = min(n, nsw_cluster_max);
1309
1310                 s = splvm();
1311
1312                 /*
1313                  * Get biggest block of swap we can.  If we fail, fall
1314                  * back and try to allocate a smaller block.  Don't go
1315                  * overboard trying to allocate space if it would overly
1316                  * fragment swap.
1317                  */
1318                 while (
1319                     (blk = swp_pager_getswapspace(n)) == SWAPBLK_NONE &&
1320                     n > 4
1321                 ) {
1322                         n >>= 1;
1323                 }
1324                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1325                         for (j = 0; j < n; ++j)
1326                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_FAIL;
1327                         splx(s);
1328                         continue;
1329                 }
1330
1331                 /*
1332                  * The I/O we are constructing cannot cross a physical
1333                  * disk boundry in the swap stripe.  Note: we are still
1334                  * at splvm().
1335                  */
1336                 if ((blk ^ (blk + n)) & dmmax_mask) {
1337                         j = ((blk + dmmax) & dmmax_mask) - blk;
1338                         swp_pager_freeswapspace(blk + j, n - j);
1339                         n = j;
1340                 }
1341
1342                 /*
1343                  * All I/O parameters have been satisfied, build the I/O
1344                  * request and assign the swap space.
1345                  *
1346                  * NOTE: B_PAGING is set by pbgetvp()
1347                  */
1348
1349                 if (sync == TRUE) {
1350                         bp = getpbuf(&nsw_wcount_sync);
1351                         bp->b_flags = B_CALL;
1352                 } else {
1353                         bp = getpbuf(&nsw_wcount_async);
1354                         bp->b_flags = B_CALL | B_ASYNC;
1355                 }
1356                 bp->b_spc = NULL;       /* not used, but NULL-out anyway */
1357
1358                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, &m[i], n);
1359
1360                 bp->b_bcount = PAGE_SIZE * n;
1361                 bp->b_bufsize = PAGE_SIZE * n;
1362                 bp->b_blkno = blk;
1363
1364                 pbgetvp(swapdev_vp, bp);
1365
1366                 for (j = 0; j < n; ++j) {
1367                         vm_page_t mreq = m[i+j];
1368
1369                         swp_pager_meta_build(
1370                             mreq->object, 
1371                             mreq->pindex,
1372                             blk + j
1373                         );
1374                         vm_page_dirty(mreq);
1375                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_OK;
1376
1377                         vm_page_flag_set(mreq, PG_SWAPINPROG);
1378                         bp->b_pages[j] = mreq;
1379                 }
1380                 bp->b_npages = n;
1381                 /*
1382                  * Must set dirty range for NFS to work.
1383                  */
1384                 bp->b_dirtyoff = 0;
1385                 bp->b_dirtyend = bp->b_bcount;
1386
1387                 cnt.v_swapout++;
1388                 cnt.v_swappgsout += bp->b_npages;
1389                 swapdev_vp->v_numoutput++;
1390
1391                 splx(s);
1392
1393                 /*
1394                  * asynchronous
1395                  *
1396                  * NOTE: b_blkno is destroyed by the call to VOP_STRATEGY
1397                  */
1398
1399                 if (sync == FALSE) {
1400                         bp->b_iodone = swp_pager_async_iodone;
1401                         BUF_KERNPROC(bp);
1402                         VOP_STRATEGY(bp->b_vp, bp);
1403
1404                         for (j = 0; j < n; ++j)
1405                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1406                         continue;
1407                 }
1408
1409                 /*
1410                  * synchronous
1411                  *
1412                  * NOTE: b_blkno is destroyed by the call to VOP_STRATEGY
1413                  */
1414
1415                 bp->b_iodone = swp_pager_sync_iodone;
1416                 VOP_STRATEGY(bp->b_vp, bp);
1417
1418                 /*
1419                  * Wait for the sync I/O to complete, then update rtvals.
1420                  * We just set the rtvals[] to VM_PAGER_PEND so we can call
1421                  * our async completion routine at the end, thus avoiding a
1422                  * double-free.
1423                  */
1424                 s = splbio();
1425
1426                 while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0) {
1427                         tsleep(bp, PVM, "swwrt", 0);
1428                 }
1429
1430                 for (j = 0; j < n; ++j)
1431                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1432
1433                 /*
1434                  * Now that we are through with the bp, we can call the
1435                  * normal async completion, which frees everything up.
1436                  */
1437
1438                 swp_pager_async_iodone(bp);
1439
1440                 splx(s);
1441         }
1442 }
1443
1444 /*
1445  *      swap_pager_sync_iodone:
1446  *
1447  *      Completion routine for synchronous reads and writes from/to swap.
1448  *      We just mark the bp is complete and wake up anyone waiting on it.
1449  *
1450  *      This routine may not block.  This routine is called at splbio() or better.
1451  */
1452
1453 static void
1454 swp_pager_sync_iodone(bp)
1455         struct buf *bp;
1456 {
1457         bp->b_flags |= B_DONE;
1458         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1459         wakeup(bp);
1460 }
1461
1462 /*
1463  *      swp_pager_async_iodone:
1464  *
1465  *      Completion routine for asynchronous reads and writes from/to swap.
1466  *      Also called manually by synchronous code to finish up a bp.
1467  *
1468  *      For READ operations, the pages are PG_BUSY'd.  For WRITE operations, 
1469  *      the pages are vm_page_t->busy'd.  For READ operations, we PG_BUSY 
1470  *      unbusy all pages except the 'main' request page.  For WRITE 
1471  *      operations, we vm_page_t->busy'd unbusy all pages ( we can do this 
1472  *      because we marked them all VM_PAGER_PEND on return from putpages ).
1473  *
1474  *      This routine may not block.
1475  *      This routine is called at splbio() or better
1476  *
1477  *      We up ourselves to splvm() as required for various vm_page related
1478  *      calls.
1479  */
1480
1481 static void
1482 swp_pager_async_iodone(bp)
1483         register struct buf *bp;
1484 {
1485         int s;
1486         int i;
1487         vm_object_t object = NULL;
1488
1489         bp->b_flags |= B_DONE;
1490
1491         /*
1492          * report error
1493          */
1494
1495         if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1496                 printf(
1497                     "swap_pager: I/O error - %s failed; blkno %ld,"
1498                         "size %ld, error %d\n",
1499                     ((bp->b_flags & B_READ) ? "pagein" : "pageout"),
1500                     (long)bp->b_blkno, 
1501                     (long)bp->b_bcount,
1502                     bp->b_error
1503                 );
1504         }
1505
1506         /*
1507          * set object, raise to splvm().
1508          */
1509
1510         if (bp->b_npages)
1511                 object = bp->b_pages[0]->object;
1512         s = splvm();
1513
1514         /*
1515          * remove the mapping for kernel virtual
1516          */
1517
1518         pmap_qremove((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_npages);
1519
1520         /*
1521          * cleanup pages.  If an error occurs writing to swap, we are in
1522          * very serious trouble.  If it happens to be a disk error, though,
1523          * we may be able to recover by reassigning the swap later on.  So
1524          * in this case we remove the m->swapblk assignment for the page 
1525          * but do not free it in the rlist.  The errornous block(s) are thus
1526          * never reallocated as swap.  Redirty the page and continue.
1527          */
1528
1529         for (i = 0; i < bp->b_npages; ++i) {
1530                 vm_page_t m = bp->b_pages[i];
1531
1532                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1533
1534                 if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1535                         /*
1536                          * If an error occurs I'd love to throw the swapblk
1537                          * away without freeing it back to swapspace, so it
1538                          * can never be used again.  But I can't from an 
1539                          * interrupt.
1540                          */
1541
1542                         if (bp->b_flags & B_READ) {
1543                                 /*
1544                                  * When reading, reqpage needs to stay
1545                                  * locked for the parent, but all other
1546                                  * pages can be freed.  We still want to
1547                                  * wakeup the parent waiting on the page,
1548                                  * though.  ( also: pg_reqpage can be -1 and 
1549                                  * not match anything ).
1550                                  *
1551                                  * We have to wake specifically requested pages
1552                                  * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1553                                  * someone may be waiting for that.
1554                                  *
1555                                  * NOTE: for reads, m->dirty will probably
1556                                  * be overridden by the original caller of
1557                                  * getpages so don't play cute tricks here.
1558                                  *
1559                                  * XXX IT IS NOT LEGAL TO FREE THE PAGE HERE
1560                                  * AS THIS MESSES WITH object->memq, and it is
1561                                  * not legal to mess with object->memq from an
1562                                  * interrupt.
1563                                  */
1564
1565                                 m->valid = 0;
1566                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1567
1568                                 if (i != bp->b_pager.pg_reqpage)
1569                                         vm_page_free(m);
1570                                 else
1571                                         vm_page_flash(m);
1572                                 /*
1573                                  * If i == bp->b_pager.pg_reqpage, do not wake 
1574                                  * the page up.  The caller needs to.
1575                                  */
1576                         } else {
1577                                 /*
1578                                  * If a write error occurs, reactivate page
1579                                  * so it doesn't clog the inactive list,
1580                                  * then finish the I/O.
1581                                  */
1582                                 vm_page_dirty(m);
1583                                 vm_page_activate(m);
1584                                 vm_page_io_finish(m);
1585                         }
1586                 } else if (bp->b_flags & B_READ) {
1587                         /*
1588                          * For read success, clear dirty bits.  Nobody should
1589                          * have this page mapped but don't take any chances,
1590                          * make sure the pmap modify bits are also cleared.
1591                          *
1592                          * NOTE: for reads, m->dirty will probably be 
1593                          * overridden by the original caller of getpages so
1594                          * we cannot set them in order to free the underlying
1595                          * swap in a low-swap situation.  I don't think we'd
1596                          * want to do that anyway, but it was an optimization
1597                          * that existed in the old swapper for a time before
1598                          * it got ripped out due to precisely this problem.
1599                          *
1600                          * clear PG_ZERO in page.
1601                          *
1602                          * If not the requested page then deactivate it.
1603                          *
1604                          * Note that the requested page, reqpage, is left
1605                          * busied, but we still have to wake it up.  The
1606                          * other pages are released (unbusied) by 
1607                          * vm_page_wakeup().  We do not set reqpage's
1608                          * valid bits here, it is up to the caller.
1609                          */
1610
1611                         pmap_clear_modify(m);
1612                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1613                         vm_page_undirty(m);
1614                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1615
1616                         /*
1617                          * We have to wake specifically requested pages
1618                          * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1619                          * could be waiting for it in getpages.  However,
1620                          * be sure to not unbusy getpages specifically
1621                          * requested page - getpages expects it to be 
1622                          * left busy.
1623                          */
1624                         if (i != bp->b_pager.pg_reqpage) {
1625                                 vm_page_deactivate(m);
1626                                 vm_page_wakeup(m);
1627                         } else {
1628                                 vm_page_flash(m);
1629                         }
1630                 } else {
1631                         /*
1632                          * For write success, clear the modify and dirty 
1633                          * status, then finish the I/O ( which decrements the 
1634                          * busy count and possibly wakes waiter's up ).
1635                          */
1636                         pmap_clear_modify(m);
1637                         vm_page_undirty(m);
1638                         vm_page_io_finish(m);
1639                         if (!vm_page_count_severe() || !vm_page_try_to_cache(m))
1640                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1641                 }
1642         }
1643
1644         /*
1645          * adjust pip.  NOTE: the original parent may still have its own
1646          * pip refs on the object.
1647          */
1648
1649         if (object)
1650                 vm_object_pip_wakeupn(object, bp->b_npages);
1651
1652         /*
1653          * release the physical I/O buffer
1654          */
1655
1656         relpbuf(
1657             bp, 
1658             ((bp->b_flags & B_READ) ? &nsw_rcount : 
1659                 ((bp->b_flags & B_ASYNC) ? 
1660                     &nsw_wcount_async : 
1661                     &nsw_wcount_sync
1662                 )
1663             )
1664         );
1665         splx(s);
1666 }
1667
1668 /************************************************************************
1669  *                              SWAP META DATA                          *
1670  ************************************************************************
1671  *
1672  *      These routines manipulate the swap metadata stored in the 
1673  *      OBJT_SWAP object.  All swp_*() routines must be called at
1674  *      splvm() because swap can be freed up by the low level vm_page
1675  *      code which might be called from interrupts beyond what splbio() covers.
1676  *
1677  *      Swap metadata is implemented with a global hash and not directly
1678  *      linked into the object.  Instead the object simply contains
1679  *      appropriate tracking counters.
1680  */
1681
1682 /*
1683  * SWP_PAGER_HASH() -   hash swap meta data
1684  *
1685  *      This is an inline helper function which hashes the swapblk given
1686  *      the object and page index.  It returns a pointer to a pointer
1687  *      to the object, or a pointer to a NULL pointer if it could not
1688  *      find a swapblk.
1689  *
1690  *      This routine must be called at splvm().
1691  */
1692
1693 static __inline struct swblock **
1694 swp_pager_hash(vm_object_t object, vm_pindex_t index)
1695 {
1696         struct swblock **pswap;
1697         struct swblock *swap;
1698
1699         index &= ~SWAP_META_MASK;
1700         pswap = &swhash[(index ^ (int)(intptr_t)object) & swhash_mask];
1701
1702         while ((swap = *pswap) != NULL) {
1703                 if (swap->swb_object == object &&
1704                     swap->swb_index == index
1705                 ) {
1706                         break;
1707                 }
1708                 pswap = &swap->swb_hnext;
1709         }
1710         return(pswap);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * SWP_PAGER_META_BUILD() -     add swap block to swap meta data for object
1715  *
1716  *      We first convert the object to a swap object if it is a default
1717  *      object.
1718  *
1719  *      The specified swapblk is added to the object's swap metadata.  If
1720  *      the swapblk is not valid, it is freed instead.  Any previously
1721  *      assigned swapblk is freed.
1722  *
1723  *      This routine must be called at splvm(), except when used to convert
1724  *      an OBJT_DEFAULT object into an OBJT_SWAP object.
1725
1726  */
1727
1728 static void
1729 swp_pager_meta_build(
1730         vm_object_t object, 
1731         vm_pindex_t index,
1732         daddr_t swapblk
1733 ) {
1734         struct swblock *swap;
1735         struct swblock **pswap;
1736
1737         /*
1738          * Convert default object to swap object if necessary
1739          */
1740
1741         if (object->type != OBJT_SWAP) {
1742                 object->type = OBJT_SWAP;
1743                 object->un_pager.swp.swp_bcount = 0;
1744
1745                 if (object->handle != NULL) {
1746                         TAILQ_INSERT_TAIL(
1747                             NOBJLIST(object->handle),
1748                             object, 
1749                             pager_object_list
1750                         );
1751                 } else {
1752                         TAILQ_INSERT_TAIL(
1753                             &swap_pager_un_object_list,
1754                             object, 
1755                             pager_object_list
1756                         );
1757                 }
1758         }
1759         
1760         /*
1761          * Locate hash entry.  If not found create, but if we aren't adding
1762          * anything just return.  If we run out of space in the map we wait
1763          * and, since the hash table may have changed, retry.
1764          */
1765
1766 retry:
1767         pswap = swp_pager_hash(object, index);
1768
1769         if ((swap = *pswap) == NULL) {
1770                 int i;
1771
1772                 if (swapblk == SWAPBLK_NONE)
1773                         return;
1774
1775                 swap = *pswap = zalloc(swap_zone);
1776                 if (swap == NULL) {
1777                         VM_WAIT;
1778                         goto retry;
1779                 }
1780                 swap->swb_hnext = NULL;
1781                 swap->swb_object = object;
1782                 swap->swb_index = index & ~SWAP_META_MASK;
1783                 swap->swb_count = 0;
1784
1785                 ++object->un_pager.swp.swp_bcount;
1786
1787                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i)
1788                         swap->swb_pages[i] = SWAPBLK_NONE;
1789         }
1790
1791         /*
1792          * Delete prior contents of metadata
1793          */
1794
1795         index &= SWAP_META_MASK;
1796
1797         if (swap->swb_pages[index] != SWAPBLK_NONE) {
1798                 swp_pager_freeswapspace(swap->swb_pages[index], 1);
1799                 --swap->swb_count;
1800         }
1801
1802         /*
1803          * Enter block into metadata
1804          */
1805
1806         swap->swb_pages[index] = swapblk;
1807         if (swapblk != SWAPBLK_NONE)
1808                 ++swap->swb_count;
1809 }
1810
1811 /*
1812  * SWP_PAGER_META_FREE() - free a range of blocks in the object's swap metadata
1813  *
1814  *      The requested range of blocks is freed, with any associated swap 
1815  *      returned to the swap bitmap.
1816  *
1817  *      This routine will free swap metadata structures as they are cleaned 
1818  *      out.  This routine does *NOT* operate on swap metadata associated
1819  *      with resident pages.
1820  *
1821  *      This routine must be called at splvm()
1822  */
1823
1824 static void
1825 swp_pager_meta_free(vm_object_t object, vm_pindex_t index, daddr_t count)
1826 {
1827         if (object->type != OBJT_SWAP)
1828                 return;
1829
1830         while (count > 0) {
1831                 struct swblock **pswap;
1832                 struct swblock *swap;
1833
1834                 pswap = swp_pager_hash(object, index);
1835
1836                 if ((swap = *pswap) != NULL) {
1837                         daddr_t v = swap->swb_pages[index & SWAP_META_MASK];
1838
1839                         if (v != SWAPBLK_NONE) {
1840                                 swp_pager_freeswapspace(v, 1);
1841                                 swap->swb_pages[index & SWAP_META_MASK] =
1842                                         SWAPBLK_NONE;
1843                                 if (--swap->swb_count == 0) {
1844                                         *pswap = swap->swb_hnext;
1845                                         zfree(swap_zone, swap);
1846                                         --object->un_pager.swp.swp_bcount;
1847                                 }
1848                         }
1849                         --count;
1850                         ++index;
1851                 } else {
1852                         int n = SWAP_META_PAGES - (index & SWAP_META_MASK);
1853                         count -= n;
1854                         index += n;
1855                 }
1856         }
1857 }
1858
1859 /*
1860  * SWP_PAGER_META_FREE_ALL() - destroy all swap metadata associated with object
1861  *
1862  *      This routine locates and destroys all swap metadata associated with
1863  *      an object.
1864  *
1865  *      This routine must be called at splvm()
1866  */
1867
1868 static void
1869 swp_pager_meta_free_all(vm_object_t object)
1870 {
1871         daddr_t index = 0;
1872
1873         if (object->type != OBJT_SWAP)
1874                 return;
1875
1876         while (object->un_pager.swp.swp_bcount) {
1877                 struct swblock **pswap;
1878                 struct swblock *swap;
1879
1880                 pswap = swp_pager_hash(object, index);
1881                 if ((swap = *pswap) != NULL) {
1882                         int i;
1883
1884                         for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
1885                                 daddr_t v = swap->swb_pages[i];
1886                                 if (v != SWAPBLK_NONE) {
1887                                         --swap->swb_count;
1888                                         swp_pager_freeswapspace(v, 1);
1889                                 }
1890                         }
1891                         if (swap->swb_count != 0)
1892                                 panic("swap_pager_meta_free_all: swb_count != 0");
1893                         *pswap = swap->swb_hnext;
1894                         zfree(swap_zone, swap);
1895                         --object->un_pager.swp.swp_bcount;
1896                 }
1897                 index += SWAP_META_PAGES;
1898                 if (index > 0x20000000)
1899                         panic("swp_pager_meta_free_all: failed to locate all swap meta blocks");
1900         }
1901 }
1902
1903 /*
1904  * SWP_PAGER_METACTL() -  misc control of swap and vm_page_t meta data.
1905  *
1906  *      This routine is capable of looking up, popping, or freeing
1907  *      swapblk assignments in the swap meta data or in the vm_page_t.
1908  *      The routine typically returns the swapblk being looked-up, or popped,
1909  *      or SWAPBLK_NONE if the block was freed, or SWAPBLK_NONE if the block
1910  *      was invalid.  This routine will automatically free any invalid 
1911  *      meta-data swapblks.
1912  *
1913  *      It is not possible to store invalid swapblks in the swap meta data
1914  *      (other then a literal 'SWAPBLK_NONE'), so we don't bother checking.
1915  *
1916  *      When acting on a busy resident page and paging is in progress, we 
1917  *      have to wait until paging is complete but otherwise can act on the 
1918  *      busy page.
1919  *
1920  *      This routine must be called at splvm().
1921  *
1922  *      SWM_FREE        remove and free swap block from metadata
1923  *      SWM_POP         remove from meta data but do not free.. pop it out
1924  */
1925
1926 static daddr_t
1927 swp_pager_meta_ctl(
1928         vm_object_t object,
1929         vm_pindex_t index,
1930         int flags
1931 ) {
1932         struct swblock **pswap;
1933         struct swblock *swap;
1934         daddr_t r1;
1935
1936         /*
1937          * The meta data only exists of the object is OBJT_SWAP 
1938          * and even then might not be allocated yet.
1939          */
1940
1941         if (object->type != OBJT_SWAP)
1942                 return(SWAPBLK_NONE);
1943
1944         r1 = SWAPBLK_NONE;
1945         pswap = swp_pager_hash(object, index);
1946
1947         if ((swap = *pswap) != NULL) {
1948                 index &= SWAP_META_MASK;
1949                 r1 = swap->swb_pages[index];
1950
1951                 if (r1 != SWAPBLK_NONE) {
1952                         if (flags & SWM_FREE) {
1953                                 swp_pager_freeswapspace(r1, 1);
1954                                 r1 = SWAPBLK_NONE;
1955                         }
1956                         if (flags & (SWM_FREE|SWM_POP)) {
1957                                 swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
1958                                 if (--swap->swb_count == 0) {
1959                                         *pswap = swap->swb_hnext;
1960                                         zfree(swap_zone, swap);
1961                                         --object->un_pager.swp.swp_bcount;
1962                                 }
1963                         } 
1964                 }
1965         }
1966         return(r1);
1967 }
1968