Merge branch 'vendor/NCURSES'
[dragonfly.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice immediately at the beginning of the file, without modification,
10  *    this list of conditions, and the following disclaimer.
11  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
12  *              John S. Dyson.
13  *
14  * $FreeBSD: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.242.2.20 2003/05/28 18:38:10 alc Exp $
15  */
16
17 /*
18  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
19  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
20  * sure that the performance degradation associated with schemes such
21  * as this is not realized.
22  *
23  * Author:  John S. Dyson
24  * Significant help during the development and debugging phases
25  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
26  *
27  * see man buf(9) for more info.  Note that man buf(9) doesn't reflect
28  * the actual buf/bio implementation in DragonFly.
29  */
30
31 #include <sys/param.h>
32 #include <sys/systm.h>
33 #include <sys/buf.h>
34 #include <sys/conf.h>
35 #include <sys/devicestat.h>
36 #include <sys/eventhandler.h>
37 #include <sys/lock.h>
38 #include <sys/malloc.h>
39 #include <sys/mount.h>
40 #include <sys/kernel.h>
41 #include <sys/kthread.h>
42 #include <sys/proc.h>
43 #include <sys/reboot.h>
44 #include <sys/resourcevar.h>
45 #include <sys/sysctl.h>
46 #include <sys/vmmeter.h>
47 #include <sys/vnode.h>
48 #include <sys/dsched.h>
49 #include <vm/vm.h>
50 #include <vm/vm_param.h>
51 #include <vm/vm_kern.h>
52 #include <vm/vm_pageout.h>
53 #include <vm/vm_page.h>
54 #include <vm/vm_object.h>
55 #include <vm/vm_extern.h>
56 #include <vm/vm_map.h>
57 #include <vm/vm_pager.h>
58 #include <vm/swap_pager.h>
59
60 #include <sys/buf2.h>
61 #include <sys/thread2.h>
62 #include <sys/spinlock2.h>
63 #include <sys/mplock2.h>
64 #include <vm/vm_page2.h>
65
66 #include "opt_ddb.h"
67 #ifdef DDB
68 #include <ddb/ddb.h>
69 #endif
70
71 /*
72  * Buffer queues.
73  */
74 enum bufq_type {
75         BQUEUE_NONE,            /* not on any queue */
76         BQUEUE_LOCKED,          /* locked buffers */
77         BQUEUE_CLEAN,           /* non-B_DELWRI buffers */
78         BQUEUE_DIRTY,           /* B_DELWRI buffers */
79         BQUEUE_DIRTY_HW,        /* B_DELWRI buffers - heavy weight */
80         BQUEUE_EMPTYKVA,        /* empty buffer headers with KVA assignment */
81         BQUEUE_EMPTY,           /* empty buffer headers */
82
83         BUFFER_QUEUES           /* number of buffer queues */
84 };
85
86 typedef enum bufq_type bufq_type_t;
87
88 #define BD_WAKE_SIZE    16384
89 #define BD_WAKE_MASK    (BD_WAKE_SIZE - 1)
90
91 TAILQ_HEAD(bqueues, buf);
92
93 struct bufpcpu {
94         struct spinlock spin;
95         struct bqueues bufqueues[BUFFER_QUEUES];
96 } __cachealign;
97
98 struct bufpcpu bufpcpu[MAXCPU];
99
100 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
101
102 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
103
104 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
105 static void vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
106 #if 0
107 static void vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
108 #endif
109 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
110 static int flushbufqueues(struct buf *marker, bufq_type_t q);
111 static vm_page_t bio_page_alloc(struct buf *bp, vm_object_t obj,
112                                 vm_pindex_t pg, int deficit);
113
114 static void bd_signal(long totalspace);
115 static void buf_daemon(void);
116 static void buf_daemon_hw(void);
117
118 /*
119  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
120  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
121  * really that bad.  it would be better to split the buffer
122  * for input in the case of buffers partially already in memory,
123  * but the code is intricate enough already.
124  */
125 vm_page_t bogus_page;
126
127 /*
128  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
129  * not need to use compiler magic.
130  */
131 long bufspace;                  /* locked by buffer_map */
132 long maxbufspace;
133 static long bufmallocspace;     /* atomic ops */
134 long maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
135 static long bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
136 static long lorunningspace;
137 static long hirunningspace;
138 static long dirtykvaspace;              /* atomic */
139 long dirtybufspace;                     /* atomic (global for systat) */
140 static long dirtybufcount;              /* atomic */
141 static long dirtybufspacehw;            /* atomic */
142 static long dirtybufcounthw;            /* atomic */
143 static long runningbufspace;            /* atomic */
144 static long runningbufcount;            /* atomic */
145 long lodirtybufspace;
146 long hidirtybufspace;
147 static int getnewbufcalls;
148 static int getnewbufrestarts;
149 static int recoverbufcalls;
150 static int needsbuffer;                 /* atomic */
151 static int runningbufreq;               /* atomic */
152 static int bd_request;                  /* atomic */
153 static int bd_request_hw;               /* atomic */
154 static u_int bd_wake_ary[BD_WAKE_SIZE];
155 static u_int bd_wake_index;
156 static u_int vm_cycle_point = 40; /* 23-36 will migrate more act->inact */
157 static int debug_commit;
158 static int debug_bufbio;
159
160 static struct thread *bufdaemon_td;
161 static struct thread *bufdaemonhw_td;
162 static u_int lowmempgallocs;
163 static u_int lowmempgfails;
164
165 /*
166  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
167  */
168 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lodirtybufspace, CTLFLAG_RW, &lodirtybufspace, 0,
169         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
170 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hidirtybufspace, CTLFLAG_RW, &hidirtybufspace, 0,
171         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
172 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
173         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
174 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
175         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
176 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgallocs, CTLFLAG_RW, &lowmempgallocs, 0,
177         "Page allocations done during periods of very low free memory");
178 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgfails, CTLFLAG_RW, &lowmempgfails, 0,
179         "Page allocations which failed during periods of very low free memory");
180 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, vm_cycle_point, CTLFLAG_RW, &vm_cycle_point, 0,
181         "Recycle pages to active or inactive queue transition pt 0-64");
182 /*
183  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
184  */
185 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, nbuf, CTLFLAG_RD, &nbuf, 0,
186         "Total number of buffers in buffer cache");
187 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtykvaspace, CTLFLAG_RD, &dirtykvaspace, 0,
188         "KVA reserved by dirty buffers (all)");
189 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspace, CTLFLAG_RD, &dirtybufspace, 0,
190         "Pending bytes of dirty buffers (all)");
191 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspacehw, CTLFLAG_RD, &dirtybufspacehw, 0,
192         "Pending bytes of dirty buffers (heavy weight)");
193 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcount, CTLFLAG_RD, &dirtybufcount, 0,
194         "Pending number of dirty buffers");
195 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcounthw, CTLFLAG_RD, &dirtybufcounthw, 0,
196         "Pending number of dirty buffers (heavy weight)");
197 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
198         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
199 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufcount, CTLFLAG_RD, &runningbufcount, 0,
200         "I/O buffers currently in progress due to asynchronous writes");
201 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
202         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
203 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
204         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
205 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
206         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
207 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
208         "Amount of memory available for buffers");
209 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
210         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
211 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
212         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
213 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
214         "New buffer header acquisition requests");
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
216         0, "New buffer header acquisition restarts");
217 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recoverbufcalls, CTLFLAG_RD, &recoverbufcalls, 0,
218         "Recover VM space in an emergency");
219 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
220         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
221 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
222         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
223 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
224         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
225 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_commit, CTLFLAG_RW, &debug_commit, 0, "");
226 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_bufbio, CTLFLAG_RW, &debug_bufbio, 0, "");
227 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
228         "sizeof(struct buf)");
229
230 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
231
232 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
233 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED02   0x02
234 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED04   0x04
235 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
236
237 /*
238  * bufspacewakeup:
239  *
240  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
241  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
242  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
243  *      bp's get placed back in the queues.
244  */
245 static __inline void
246 bufspacewakeup(void)
247 {
248         /*
249          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
250          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
251          * process will be able to now.
252          */
253         for (;;) {
254                 int flags = needsbuffer;
255                 cpu_ccfence();
256                 if ((flags & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) == 0)
257                         break;
258                 if (atomic_cmpset_int(&needsbuffer, flags,
259                                       flags & ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE)) {
260                         wakeup(&needsbuffer);
261                         break;
262                 }
263                 /* retry */
264         }
265 }
266
267 /*
268  * runningbufwakeup:
269  *
270  *      Accounting for I/O in progress.
271  *
272  */
273 static __inline void
274 runningbufwakeup(struct buf *bp)
275 {
276         long totalspace;
277         long flags;
278
279         if ((totalspace = bp->b_runningbufspace) != 0) {
280                 atomic_add_long(&runningbufspace, -totalspace);
281                 atomic_add_long(&runningbufcount, -1);
282                 bp->b_runningbufspace = 0;
283
284                 /*
285                  * see waitrunningbufspace() for limit test.
286                  */
287                 for (;;) {
288                         flags = runningbufreq;
289                         cpu_ccfence();
290                         if (flags == 0)
291                                 break;
292                         if (atomic_cmpset_int(&runningbufreq, flags, 0)) {
293                                 wakeup(&runningbufreq);
294                                 break;
295                         }
296                         /* retry */
297                 }
298                 bd_signal(totalspace);
299         }
300 }
301
302 /*
303  * bufcountwakeup:
304  *
305  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
306  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
307  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
308  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
309  */
310 static __inline void
311 bufcountwakeup(void) 
312 {
313         long flags;
314
315         for (;;) {
316                 flags = needsbuffer;
317                 if (flags == 0)
318                         break;
319                 if (atomic_cmpset_int(&needsbuffer, flags,
320                                       (flags & ~VFS_BIO_NEED_ANY))) {
321                         wakeup(&needsbuffer);
322                         break;
323                 }
324                 /* retry */
325         }
326 }
327
328 /*
329  * waitrunningbufspace()
330  *
331  * If runningbufspace exceeds 4/6 hirunningspace we block until
332  * runningbufspace drops to 3/6 hirunningspace.  We also block if another
333  * thread blocked here in order to be fair, even if runningbufspace
334  * is now lower than the limit.
335  *
336  * The caller may be using this function to block in a tight loop, we
337  * must block while runningbufspace is greater than at least
338  * hirunningspace * 3 / 6.
339  */
340 void
341 waitrunningbufspace(void)
342 {
343         long limit = hirunningspace * 4 / 6;
344         long flags;
345
346         while (runningbufspace > limit || runningbufreq) {
347                 tsleep_interlock(&runningbufreq, 0);
348                 flags = atomic_fetchadd_int(&runningbufreq, 1);
349                 if (runningbufspace > limit || flags)
350                         tsleep(&runningbufreq, PINTERLOCKED, "wdrn1", hz);
351         }
352 }
353
354 /*
355  * buf_dirty_count_severe:
356  *
357  *      Return true if we have too many dirty buffers.
358  */
359 int
360 buf_dirty_count_severe(void)
361 {
362         return (runningbufspace + dirtykvaspace >= hidirtybufspace ||
363                 dirtybufcount >= nbuf / 2);
364 }
365
366 /*
367  * Return true if the amount of running I/O is severe and BIOQ should
368  * start bursting.
369  */
370 int
371 buf_runningbufspace_severe(void)
372 {
373         return (runningbufspace >= hirunningspace * 4 / 6);
374 }
375
376 /*
377  * vfs_buf_test_cache:
378  *
379  * Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
380  * bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
381  * valid data.
382  *
383  * NOTE! Dirty VM pages are not processed into dirty (B_DELWRI) buffer
384  * cache buffers.  The VM pages remain dirty, as someone had mmap()'d
385  * them while a clean buffer was present.
386  */
387 static __inline__
388 void
389 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
390                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
391                   vm_page_t m)
392 {
393         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
394                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
395                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
396                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
397         }
398 }
399
400 /*
401  * bd_speedup()
402  *
403  * Spank the buf_daemon[_hw] if the total dirty buffer space exceeds the
404  * low water mark.
405  */
406 static __inline__
407 void
408 bd_speedup(void)
409 {
410         if (dirtykvaspace < lodirtybufspace && dirtybufcount < nbuf / 2)
411                 return;
412
413         if (bd_request == 0 &&
414             (dirtykvaspace > lodirtybufspace / 2 ||
415              dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
416                 if (atomic_fetchadd_int(&bd_request, 1) == 0)
417                         wakeup(&bd_request);
418         }
419         if (bd_request_hw == 0 &&
420             (dirtykvaspace > lodirtybufspace / 2 ||
421              dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
422                 if (atomic_fetchadd_int(&bd_request_hw, 1) == 0)
423                         wakeup(&bd_request_hw);
424         }
425 }
426
427 /*
428  * bd_heatup()
429  *
430  *      Get the buf_daemon heated up when the number of running and dirty
431  *      buffers exceeds the mid-point.
432  *
433  *      Return the total number of dirty bytes past the second mid point
434  *      as a measure of how much excess dirty data there is in the system.
435  */
436 long
437 bd_heatup(void)
438 {
439         long mid1;
440         long mid2;
441         long totalspace;
442
443         mid1 = lodirtybufspace + (hidirtybufspace - lodirtybufspace) / 2;
444
445         totalspace = runningbufspace + dirtykvaspace;
446         if (totalspace >= mid1 || dirtybufcount >= nbuf / 2) {
447                 bd_speedup();
448                 mid2 = mid1 + (hidirtybufspace - mid1) / 2;
449                 if (totalspace >= mid2)
450                         return(totalspace - mid2);
451         }
452         return(0);
453 }
454
455 /*
456  * bd_wait()
457  *
458  *      Wait for the buffer cache to flush (totalspace) bytes worth of
459  *      buffers, then return.
460  *
461  *      Regardless this function blocks while the number of dirty buffers
462  *      exceeds hidirtybufspace.
463  */
464 void
465 bd_wait(long totalspace)
466 {
467         u_int i;
468         u_int j;
469         u_int mi;
470         int count;
471
472         if (curthread == bufdaemonhw_td || curthread == bufdaemon_td)
473                 return;
474
475         while (totalspace > 0) {
476                 bd_heatup();
477
478                 /*
479                  * Order is important.  Suppliers adjust bd_wake_index after
480                  * updating runningbufspace/dirtykvaspace.  We want to fetch
481                  * bd_wake_index before accessing.  Any error should thus
482                  * be in our favor.
483                  */
484                 i = atomic_fetchadd_int(&bd_wake_index, 0);
485                 if (totalspace > runningbufspace + dirtykvaspace)
486                         totalspace = runningbufspace + dirtykvaspace;
487                 count = totalspace / BKVASIZE;
488                 if (count >= BD_WAKE_SIZE / 2)
489                         count = BD_WAKE_SIZE / 2;
490                 i = i + count;
491                 mi = i & BD_WAKE_MASK;
492
493                 /*
494                  * This is not a strict interlock, so we play a bit loose
495                  * with locking access to dirtybufspace*.  We have to re-check
496                  * bd_wake_index to ensure that it hasn't passed us.
497                  */
498                 tsleep_interlock(&bd_wake_ary[mi], 0);
499                 atomic_add_int(&bd_wake_ary[mi], 1);
500                 j = atomic_fetchadd_int(&bd_wake_index, 0);
501                 if ((int)(i - j) >= 0)
502                         tsleep(&bd_wake_ary[mi], PINTERLOCKED, "flstik", hz);
503
504                 totalspace = runningbufspace + dirtykvaspace - hidirtybufspace;
505         }
506 }
507
508 /*
509  * bd_signal()
510  * 
511  *      This function is called whenever runningbufspace or dirtykvaspace
512  *      is reduced.  Track threads waiting for run+dirty buffer I/O
513  *      complete.
514  */
515 static void
516 bd_signal(long totalspace)
517 {
518         u_int i;
519
520         if (totalspace > 0) {
521                 if (totalspace > BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE)
522                         totalspace = BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE;
523                 while (totalspace > 0) {
524                         i = atomic_fetchadd_int(&bd_wake_index, 1);
525                         i &= BD_WAKE_MASK;
526                         if (atomic_readandclear_int(&bd_wake_ary[i]))
527                                 wakeup(&bd_wake_ary[i]);
528                         totalspace -= BKVASIZE;
529                 }
530         }
531 }
532
533 /*
534  * BIO tracking support routines.
535  *
536  * Release a ref on a bio_track.  Wakeup requests are atomically released
537  * along with the last reference so bk_active will never wind up set to
538  * only 0x80000000.
539  */
540 static
541 void
542 bio_track_rel(struct bio_track *track)
543 {
544         int     active;
545         int     desired;
546
547         /*
548          * Shortcut
549          */
550         active = track->bk_active;
551         if (active == 1 && atomic_cmpset_int(&track->bk_active, 1, 0))
552                 return;
553
554         /*
555          * Full-on.  Note that the wait flag is only atomically released on
556          * the 1->0 count transition.
557          *
558          * We check for a negative count transition using bit 30 since bit 31
559          * has a different meaning.
560          */
561         for (;;) {
562                 desired = (active & 0x7FFFFFFF) - 1;
563                 if (desired)
564                         desired |= active & 0x80000000;
565                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
566                         if (desired & 0x40000000)
567                                 panic("bio_track_rel: bad count: %p", track);
568                         if (active & 0x80000000)
569                                 wakeup(track);
570                         break;
571                 }
572                 active = track->bk_active;
573         }
574 }
575
576 /*
577  * Wait for the tracking count to reach 0.
578  *
579  * Use atomic ops such that the wait flag is only set atomically when
580  * bk_active is non-zero.
581  */
582 int
583 bio_track_wait(struct bio_track *track, int slp_flags, int slp_timo)
584 {
585         int     active;
586         int     desired;
587         int     error;
588
589         /*
590          * Shortcut
591          */
592         if (track->bk_active == 0)
593                 return(0);
594
595         /*
596          * Full-on.  Note that the wait flag may only be atomically set if
597          * the active count is non-zero.
598          *
599          * NOTE: We cannot optimize active == desired since a wakeup could
600          *       clear active prior to our tsleep_interlock().
601          */
602         error = 0;
603         while ((active = track->bk_active) != 0) {
604                 cpu_ccfence();
605                 desired = active | 0x80000000;
606                 tsleep_interlock(track, slp_flags);
607                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
608                         error = tsleep(track, slp_flags | PINTERLOCKED,
609                                        "trwait", slp_timo);
610                         if (error)
611                                 break;
612                 }
613         }
614         return (error);
615 }
616
617 /*
618  * bufinit:
619  *
620  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
621  *      dependant initialization code. 
622  */
623 static
624 void
625 bufinit(void *dummy __unused)
626 {
627         struct bufpcpu *pcpu;
628         struct buf *bp;
629         vm_offset_t bogus_offset;
630         int i;
631         int j;
632         long n;
633
634         /* next, make a null set of free lists */
635         for (i = 0; i < ncpus; ++i) {
636                 pcpu = &bufpcpu[i];
637                 spin_init(&pcpu->spin, "bufinit");
638                 for (j = 0; j < BUFFER_QUEUES; j++)
639                         TAILQ_INIT(&pcpu->bufqueues[j]);
640         }
641
642         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
643         i = 0;
644         pcpu = &bufpcpu[i];
645
646         for (n = 0; n < nbuf; n++) {
647                 bp = &buf[n];
648                 bzero(bp, sizeof *bp);
649                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
650                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
651                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
652                 bp->b_qcpu = i;
653                 initbufbio(bp);
654                 xio_init(&bp->b_xio);
655                 buf_dep_init(bp);
656                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
657                                   bp, b_freelist);
658
659                 i = (i + 1) % ncpus;
660                 pcpu = &bufpcpu[i];
661         }
662
663         /*
664          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
665          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
666          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
667          * used by most other processes.  The differential is required to 
668          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
669          * be blocked waiting for buffer space.
670          *
671          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
672          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
673          * by the system.
674          */
675         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
676         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
677         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
678
679         lorunningspace = 512 * 1024;
680         /* hirunningspace -- see below */
681
682         /*
683          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently
684          * into the kernel space.  Even though this is accounted for in
685          * the buffer allocation, we don't want the malloced region to grow
686          * uncontrolled.  The malloc scheme improves memory utilization
687          * significantly on average (small) directories.
688          */
689         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
690
691         /*
692          * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
693          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
694          *
695          * We don't want too much actually queued to the device at once
696          * (XXX this needs to be per-mount!), because the buffers will
697          * wind up locked for a very long period of time while the I/O
698          * drains.
699          */
700         hidirtybufspace = hibufspace / 2;       /* dirty + running */
701         hirunningspace = hibufspace / 16;       /* locked & queued to device */
702         if (hirunningspace < 1024 * 1024)
703                 hirunningspace = 1024 * 1024;
704
705         dirtykvaspace = 0;
706         dirtybufspace = 0;
707         dirtybufspacehw = 0;
708
709         lodirtybufspace = hidirtybufspace / 2;
710
711         /*
712          * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
713          * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
714          * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
715          * from buf_daemon.
716          */
717
718         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
719         vm_object_hold(&kernel_object);
720         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
721                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
722                                    VM_ALLOC_NORMAL);
723         vm_object_drop(&kernel_object);
724         vmstats.v_wire_count++;
725
726 }
727
728 SYSINIT(do_bufinit, SI_BOOT2_MACHDEP, SI_ORDER_FIRST, bufinit, NULL);
729
730 /*
731  * Initialize the embedded bio structures, typically used by
732  * deprecated code which tries to allocate its own struct bufs.
733  */
734 void
735 initbufbio(struct buf *bp)
736 {
737         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
738         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
739         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
740         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
741         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
742         bp->b_bio1.bio_flags = 0;
743
744         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
745         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
746         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
747         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
748         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
749         bp->b_bio2.bio_flags = 0;
750
751         BUF_LOCKINIT(bp);
752 }
753
754 /*
755  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
756  * translation cache layers.
757  */
758 void
759 reinitbufbio(struct buf *bp)
760 {
761         struct bio *bio;
762
763         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
764                 bio->bio_done = NULL;
765                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
766         }
767 }
768
769 /*
770  * Undo the effects of an initbufbio().
771  */
772 void
773 uninitbufbio(struct buf *bp)
774 {
775         dsched_buf_exit(bp);
776         BUF_LOCKFREE(bp);
777 }
778
779 /*
780  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
781  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
782  */
783 struct bio *
784 push_bio(struct bio *bio)
785 {
786         struct bio *nbio;
787
788         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
789                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
790                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
791                         panic("push_bio: too many layers %d for bp %p",
792                                 index, bio->bio_buf);
793                 }
794                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
795                 bio->bio_next = nbio;
796                 nbio->bio_prev = bio;
797                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
798                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
799                 nbio->bio_done = NULL;
800                 nbio->bio_next = NULL;
801         }
802         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
803         return(nbio);
804 }
805
806 /*
807  * Pop a BIO translation layer, returning the previous layer.  The
808  * must have been previously pushed.
809  */
810 struct bio *
811 pop_bio(struct bio *bio)
812 {
813         return(bio->bio_prev);
814 }
815
816 void
817 clearbiocache(struct bio *bio)
818 {
819         while (bio) {
820                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
821                 bio = bio->bio_next;
822         }
823 }
824
825 /*
826  * bfreekva:
827  *
828  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
829  *
830  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
831  *      buffer_map.
832  *
833  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
834  */
835 static void
836 bfreekva(struct buf *bp)
837 {
838         int count;
839
840         if (bp->b_kvasize) {
841                 ++buffreekvacnt;
842                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
843                 vm_map_lock(&buffer_map);
844                 bufspace -= bp->b_kvasize;
845                 vm_map_delete(&buffer_map,
846                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
847                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
848                     &count
849                 );
850                 vm_map_unlock(&buffer_map);
851                 vm_map_entry_release(count);
852                 bp->b_kvasize = 0;
853                 bp->b_kvabase = NULL;
854                 bufspacewakeup();
855         }
856 }
857
858 /*
859  * Remove the buffer from the appropriate free list.
860  * (caller must be locked)
861  */
862 static __inline void
863 _bremfree(struct buf *bp)
864 {
865         struct bufpcpu *pcpu = &bufpcpu[bp->b_qcpu];
866
867         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
868                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1, 
869                         ("bremfree: bp %p not locked",bp));
870                 TAILQ_REMOVE(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
871                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
872         } else {
873                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
874                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
875         }
876 }
877
878 /*
879  * bremfree() - must be called with a locked buffer
880  */
881 void
882 bremfree(struct buf *bp)
883 {
884         struct bufpcpu *pcpu = &bufpcpu[bp->b_qcpu];
885
886         spin_lock(&pcpu->spin);
887         _bremfree(bp);
888         spin_unlock(&pcpu->spin);
889 }
890
891 /*
892  * bremfree_locked - must be called with pcpu->spin locked
893  */
894 static void
895 bremfree_locked(struct buf *bp)
896 {
897         _bremfree(bp);
898 }
899
900 /*
901  * This version of bread issues any required I/O asyncnronously and
902  * makes a callback on completion.
903  *
904  * The callback must check whether BIO_DONE is set in the bio and issue
905  * the bpdone(bp, 0) if it isn't.  The callback is responsible for clearing
906  * BIO_DONE and disposing of the I/O (bqrelse()ing it).
907  */
908 void
909 breadcb(struct vnode *vp, off_t loffset, int size,
910         void (*func)(struct bio *), void *arg)
911 {
912         struct buf *bp;
913
914         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
915
916         /* if not found in cache, do some I/O */
917         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
918                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
919                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
920                 bp->b_bio1.bio_done = func;
921                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
922                 vfs_busy_pages(vp, bp);
923                 BUF_KERNPROC(bp);
924                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
925         } else if (func) {
926                 /*
927                  * Since we are issuing the callback synchronously it cannot
928                  * race the BIO_DONE, so no need for atomic ops here.
929                  */
930                 /*bp->b_bio1.bio_done = func;*/
931                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
932                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_DONE;
933                 func(&bp->b_bio1);
934         } else {
935                 bqrelse(bp);
936         }
937 }
938
939 /*
940  * breadnx() - Terminal function for bread() and breadn().
941  *
942  * This function will start asynchronous I/O on read-ahead blocks as well
943  * as satisfy the primary request.
944  *
945  * We must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE is
946  * set, the buffer is valid and we do not have to do anything.
947  */
948 int
949 breadnx(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
950         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
951 {
952         struct buf *bp, *rabp;
953         int i;
954         int rv = 0, readwait = 0;
955
956         if (*bpp)
957                 bp = *bpp;
958         else
959                 *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
960
961         /* if not found in cache, do some I/O */
962         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
963                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
964                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
965                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
966                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
967                 vfs_busy_pages(vp, bp);
968                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
969                 ++readwait;
970         }
971
972         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
973                 if (inmem(vp, *raoffset))
974                         continue;
975                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
976
977                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
978                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
979                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
980                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
981                         BUF_KERNPROC(rabp);
982                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
983                 } else {
984                         brelse(rabp);
985                 }
986         }
987         if (readwait)
988                 rv = biowait(&bp->b_bio1, "biord");
989         return (rv);
990 }
991
992 /*
993  * bwrite:
994  *
995  *      Synchronous write, waits for completion.
996  *
997  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
998  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
999  *      is invalid.
1000  *
1001  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1002  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1003  *      now so we set it generally.  This could be set either here 
1004  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1005  *      here.
1006  */
1007 int
1008 bwrite(struct buf *bp)
1009 {
1010         int error;
1011
1012         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1013                 brelse(bp);
1014                 return (0);
1015         }
1016         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1017                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1018
1019         /*
1020          * NOTE: We no longer mark the buffer clear prior to the vn_strategy()
1021          *       call because it will remove the buffer from the vnode's
1022          *       dirty buffer list prematurely and possibly cause filesystem
1023          *       checks to race buffer flushes.  This is now handled in
1024          *       bpdone().
1025          *
1026          *       bundirty(bp); REMOVED
1027          */
1028
1029         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1030         bp->b_flags |= B_CACHE;
1031         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1032         bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
1033         bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
1034         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1035
1036         /*
1037          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1038          * valid for vnode-backed buffers.
1039          */
1040         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1041         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1042         error = biowait(&bp->b_bio1, "biows");
1043         brelse(bp);
1044
1045         return (error);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * bawrite:
1050  *
1051  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1052  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1053  *
1054  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
1055  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1056  */
1057 void
1058 bawrite(struct buf *bp)
1059 {
1060         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1061                 brelse(bp);
1062                 return;
1063         }
1064         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1065                 panic("bawrite: buffer is not busy???");
1066
1067         /*
1068          * NOTE: We no longer mark the buffer clear prior to the vn_strategy()
1069          *       call because it will remove the buffer from the vnode's
1070          *       dirty buffer list prematurely and possibly cause filesystem
1071          *       checks to race buffer flushes.  This is now handled in
1072          *       bpdone().
1073          *
1074          *       bundirty(bp); REMOVED
1075          */
1076         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1077         bp->b_flags |= B_CACHE;
1078         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1079         KKASSERT(bp->b_bio1.bio_done == NULL);
1080         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1081
1082         /*
1083          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1084          * valid for vnode-backed buffers.
1085          */
1086         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1087         BUF_KERNPROC(bp);
1088         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1089 }
1090
1091 /*
1092  * bowrite:
1093  *
1094  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
1095  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
1096  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
1097  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
1098  */
1099 int
1100 bowrite(struct buf *bp)
1101 {
1102         bp->b_flags |= B_ORDERED;
1103         bawrite(bp);
1104         return (0);
1105 }
1106
1107 /*
1108  * bdwrite:
1109  *
1110  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1111  *      anything if the buffer is marked invalid.
1112  *
1113  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1114  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1115  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1116  *      out synchronously.
1117  */
1118 void
1119 bdwrite(struct buf *bp)
1120 {
1121         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1122                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
1123
1124         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1125                 brelse(bp);
1126                 return;
1127         }
1128         bdirty(bp);
1129
1130         dsched_buf_enter(bp);   /* might stack */
1131
1132         /*
1133          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1134          * true even of NFS now.
1135          */
1136         bp->b_flags |= B_CACHE;
1137
1138         /*
1139          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1140          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1141          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1142          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1143          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1144          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1145          * the bmap then...  So, this is important to do.
1146          */
1147         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
1148                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, &bp->b_bio2.bio_offset,
1149                          NULL, NULL, BUF_CMD_WRITE);
1150         }
1151
1152         /*
1153          * Because the underlying pages may still be mapped and
1154          * writable trying to set the dirty buffer (b_dirtyoff/end)
1155          * range here will be inaccurate.
1156          *
1157          * However, we must still clean the pages to satisfy the
1158          * vnode_pager and pageout daemon, so theythink the pages
1159          * have been "cleaned".  What has really occured is that
1160          * they've been earmarked for later writing by the buffer
1161          * cache.
1162          *
1163          * So we get the b_dirtyoff/end update but will not actually
1164          * depend on it (NFS that is) until the pages are busied for
1165          * writing later on.
1166          */
1167         vfs_clean_pages(bp);
1168         bqrelse(bp);
1169
1170         /*
1171          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1172          * due to the softdep code.
1173          */
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Fake write - return pages to VM system as dirty, leave the buffer clean.
1178  * This is used by tmpfs.
1179  *
1180  * It is important for any VFS using this routine to NOT use it for
1181  * IO_SYNC or IO_ASYNC operations which occur when the system really
1182  * wants to flush VM pages to backing store.
1183  */
1184 void
1185 buwrite(struct buf *bp)
1186 {
1187         vm_page_t m;
1188         int i;
1189
1190         /*
1191          * Only works for VMIO buffers.  If the buffer is already
1192          * marked for delayed-write we can't avoid the bdwrite().
1193          */
1194         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || (bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1195                 bdwrite(bp);
1196                 return;
1197         }
1198
1199         /*
1200          * Mark as needing a commit.
1201          */
1202         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1203                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1204                 vm_page_need_commit(m);
1205         }
1206         bqrelse(bp);
1207 }
1208
1209 /*
1210  * bdirty:
1211  *
1212  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
1213  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
1214  *
1215  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
1216  *      dirty/clean lists. 
1217  *
1218  *      Must be called from a critical section.
1219  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
1220  */
1221 void
1222 bdirty(struct buf *bp)
1223 {
1224         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE,
1225                 ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1226         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
1227                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
1228                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
1229         }
1230         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1231                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
1232         }
1233         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1234
1235         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1236                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1237                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
1238                 reassignbuf(bp);
1239                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1240
1241                 atomic_add_long(&dirtybufcount, 1);
1242                 atomic_add_long(&dirtykvaspace, bp->b_kvasize);
1243                 atomic_add_long(&dirtybufspace, bp->b_bufsize);
1244                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1245                         atomic_add_long(&dirtybufcounthw, 1);
1246                         atomic_add_long(&dirtybufspacehw, bp->b_bufsize);
1247                 }
1248                 bd_heatup();
1249         }
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Set B_HEAVY, indicating that this is a heavy-weight buffer that
1254  * needs to be flushed with a different buf_daemon thread to avoid
1255  * deadlocks.  B_HEAVY also imposes restrictions in getnewbuf().
1256  */
1257 void
1258 bheavy(struct buf *bp)
1259 {
1260         if ((bp->b_flags & B_HEAVY) == 0) {
1261                 bp->b_flags |= B_HEAVY;
1262                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1263                         atomic_add_long(&dirtybufcounthw, 1);
1264                         atomic_add_long(&dirtybufspacehw, bp->b_bufsize);
1265                 }
1266         }
1267 }
1268
1269 /*
1270  * bundirty:
1271  *
1272  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1273  *
1274  *      Must be called from a critical section.
1275  *
1276  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in 
1277  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
1278  *      a different queue.
1279  */
1280 void
1281 bundirty(struct buf *bp)
1282 {
1283         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1284                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1285                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1286                 reassignbuf(bp);
1287                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1288
1289                 atomic_add_long(&dirtybufcount, -1);
1290                 atomic_add_long(&dirtykvaspace, -bp->b_kvasize);
1291                 atomic_add_long(&dirtybufspace, -bp->b_bufsize);
1292                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1293                         atomic_add_long(&dirtybufcounthw, -1);
1294                         atomic_add_long(&dirtybufspacehw, -bp->b_bufsize);
1295                 }
1296                 bd_signal(bp->b_bufsize);
1297         }
1298         /*
1299          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1300          */
1301         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * Set the b_runningbufspace field, used to track how much I/O is
1306  * in progress at any given moment.
1307  */
1308 void
1309 bsetrunningbufspace(struct buf *bp, int bytes)
1310 {
1311         bp->b_runningbufspace = bytes;
1312         if (bytes) {
1313                 atomic_add_long(&runningbufspace, bytes);
1314                 atomic_add_long(&runningbufcount, 1);
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * brelse:
1320  *
1321  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1322  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1323  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1324  */
1325 void
1326 brelse(struct buf *bp)
1327 {
1328         struct bufpcpu *pcpu;
1329 #ifdef INVARIANTS
1330         int saved_flags = bp->b_flags;
1331 #endif
1332
1333         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1334                 ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1335
1336         /*
1337          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
1338          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
1339          *
1340          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
1341          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
1342          * wants to destroy the buffer and backing store after a write 
1343          * completes.
1344          */
1345         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
1346                 bundirty(bp);
1347         }
1348
1349         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
1350                 /*
1351                  * A re-dirtied buffer is only subject to destruction
1352                  * by B_INVAL.  B_ERROR and B_NOCACHE are ignored.
1353                  */
1354                 /* leave buffer intact */
1355         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1356                    (bp->b_bufsize <= 0)) {
1357                 /*
1358                  * Either a failed read or we were asked to free or not
1359                  * cache the buffer.  This path is reached with B_DELWRI
1360                  * set only if B_INVAL is already set.  B_NOCACHE governs
1361                  * backing store destruction.
1362                  *
1363                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED in buf_deallocate if the
1364                  * buffer cannot be immediately freed.
1365                  */
1366                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1367                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1368                         buf_deallocate(bp);
1369                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1370                         atomic_add_long(&dirtybufcount, -1);
1371                         atomic_add_long(&dirtykvaspace, -bp->b_kvasize);
1372                         atomic_add_long(&dirtybufspace, -bp->b_bufsize);
1373                         if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1374                                 atomic_add_long(&dirtybufcounthw, -1);
1375                                 atomic_add_long(&dirtybufspacehw,
1376                                                 -bp->b_bufsize);
1377                         }
1378                         bd_signal(bp->b_bufsize);
1379                 }
1380                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1381         }
1382
1383         /*
1384          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI or B_LOCKED is set,
1385          * or if b_refs is non-zero.
1386          *
1387          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1388          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1389          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1390          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1391          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1392          *
1393          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1394          * originator asking us to release it), give the originator a
1395          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1396          * 
1397          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1398          * if B_DELWRI is set.
1399          *
1400          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1401          * on pages to return pages to the VM page queues.
1402          */
1403         if ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) || bp->b_refs) {
1404                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1405         } else if (vm_page_count_min(0)) {
1406                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1407                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1408                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1409                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1410                 else
1411                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1412         }
1413
1414         /*
1415          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1416          * biodone().
1417          *
1418          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1419          * or B_RELBUF flags.
1420          */
1421         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1422         dsched_buf_exit(bp);
1423
1424         /*
1425          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1426          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1427          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1428          *
1429          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1430          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1431          * B_INVAL may still be set, however.
1432          *
1433          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1434          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1435          * store.
1436          *
1437          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1438          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1439          * is left intact.
1440          */
1441         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1442                 /*
1443                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1444                  */
1445                 int i, j, resid;
1446                 vm_page_t m;
1447                 off_t foff;
1448                 vm_pindex_t poff;
1449                 vm_object_t obj;
1450                 struct vnode *vp;
1451
1452                 vp = bp->b_vp;
1453
1454                 /*
1455                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1456                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1457                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1458                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1459                  *
1460                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1461                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1462                  * m->dirty, etc...). 
1463                  *
1464                  * See man buf(9) for more information
1465                  */
1466
1467                 resid = bp->b_bufsize;
1468                 foff = bp->b_loffset;
1469
1470                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1471                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1472                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1473                         /*
1474                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1475                          * now.  Note that we left these pages wired
1476                          * when we removed them so they had better exist,
1477                          * and they cannot be ripped out from under us so
1478                          * no critical section protection is necessary.
1479                          */
1480                         if (m == bogus_page) {
1481                                 obj = vp->v_object;
1482                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1483
1484                                 vm_object_hold(obj);
1485                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1486                                         vm_page_t mtmp;
1487
1488                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1489                                         if (mtmp == bogus_page) {
1490                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1491                                                 if (!mtmp) {
1492                                                         panic("brelse: page missing");
1493                                                 }
1494                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1495                                         }
1496                                 }
1497                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1498                                 vm_object_drop(obj);
1499
1500                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1501                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1502                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1503                                 }
1504                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1505                         }
1506
1507                         /*
1508                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1509                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1510                          * we impose a requirement that the block size be
1511                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1512                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1513                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1514                          * especially when tracking piecemeal writes and
1515                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1516                          * in only partial page validation and invalidation
1517                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1518                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1519                          * here we would end up with weird m->valid values
1520                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1521                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1522                          * instead of just some of them.
1523                          *
1524                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1525                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1526                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1527                          * granular mess that exists to support odd block 
1528                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1529                          * A complete rewrite is required.
1530                          *
1531                          * XXX
1532                          */
1533                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1534                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1535                                 int presid;
1536
1537                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1538                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1539                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1540                                         ; /* entire page */
1541                                 } else if (presid > resid) {
1542                                         presid = resid;
1543                                 }
1544                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1545                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1546
1547                                 /*
1548                                  * Also make sure any swap cache is removed
1549                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1550                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1551                                  * aliasing).
1552                                  */
1553                                 swap_pager_unswapped(m);
1554                         }
1555                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1556                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1557                 }
1558                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1559                         vfs_vmio_release(bp);
1560         } else {
1561                 /*
1562                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1563                  */
1564                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1565                         if (bp->b_bufsize)
1566                                 allocbuf(bp, 0);
1567                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1568                         if (bp->b_vp)
1569                                 brelvp(bp);
1570                 }
1571         }
1572                         
1573         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1574                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1575         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1576                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1577                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1578                 panic("brelse: multiple refs");
1579                 /* NOT REACHED */
1580                 return;
1581         }
1582
1583         /*
1584          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1585          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1586          * disassociated from their vnode.
1587          *
1588          * Return the buffer to its original pcpu area
1589          */
1590         pcpu = &bufpcpu[bp->b_qcpu];
1591         spin_lock(&pcpu->spin);
1592
1593         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1594                 /*
1595                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1596                  * immediately, regardless of their state.
1597                  */
1598                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1599                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1600                                   bp, b_freelist);
1601         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1602                 /*
1603                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1604                  * of brelse() such buffers should probably already be
1605                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1606                  */
1607                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1608                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1609                         ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p "
1610                          "unexpectededly still associated!",
1611                         bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1612                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1613                 if (bp->b_kvasize) {
1614                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1615                 } else {
1616                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1617                 }
1618                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1619                                   bp, b_freelist);
1620         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1621                 /*
1622                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1623                  * already be disassociated from their vnode.
1624                  */
1625                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1626                         ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly "
1627                          "still associated!",
1628                         bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1629                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1630                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1631                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1632                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1633                                   bp, b_freelist);
1634         } else {
1635                 /*
1636                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1637                  * their vnode.
1638                  */
1639                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1640                 case B_DELWRI:
1641                         bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1642                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1643                                           bp, b_freelist);
1644                         break;
1645                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1646                         bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1647                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1648                                           bp, b_freelist);
1649                         break;
1650                 default:
1651                         /*
1652                          * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1653                          * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1654                          * through the queue twice.
1655                          */
1656                         bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1657                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1658                                           bp, b_freelist);
1659                         break;
1660                 }
1661         }
1662         spin_unlock(&pcpu->spin);
1663
1664         /*
1665          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1666          * on the correct queue but we have not yet unlocked it.
1667          */
1668         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1669                 bundirty(bp);
1670
1671         /*
1672          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1673          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1674          *
1675          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1676          * if B_INVAL is set ).
1677          */
1678         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1679                 bufcountwakeup();
1680
1681         /*
1682          * Something we can maybe free or reuse
1683          */
1684         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1685                 bufspacewakeup();
1686
1687         /*
1688          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1689          */
1690         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1691         BUF_UNLOCK(bp);
1692 }
1693
1694 /*
1695  * bqrelse:
1696  *
1697  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1698  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1699  *
1700  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1701  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1702  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1703  *      again soon.
1704  *
1705  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1706  */
1707 void
1708 bqrelse(struct buf *bp)
1709 {
1710         struct bufpcpu *pcpu;
1711
1712         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1713                 ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1714
1715         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1716                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1717         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1718                 /* do not release to free list */
1719                 panic("bqrelse: multiple refs");
1720                 return;
1721         }
1722
1723         buf_act_advance(bp);
1724
1725         pcpu = &bufpcpu[bp->b_qcpu];
1726         spin_lock(&pcpu->spin);
1727
1728         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1729                 /*
1730                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1731                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1732                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1733                  * will be released to the locked queue.
1734                  */
1735                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1736                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1737                                   bp, b_freelist);
1738         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1739                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1740                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1741                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1742                                   bp, b_freelist);
1743         } else if (vm_page_count_min(0)) {
1744                 /*
1745                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1746                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1747                  * backing store) *now*.
1748                  */
1749                 spin_unlock(&pcpu->spin);
1750                 brelse(bp);
1751                 return;
1752         } else {
1753                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1754                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[bp->b_qindex],
1755                                   bp, b_freelist);
1756         }
1757         spin_unlock(&pcpu->spin);
1758
1759         /*
1760          * We have now placed the buffer on the proper queue, but have yet
1761          * to unlock it.
1762          */
1763         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1764             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1765                 bufcountwakeup();
1766         }
1767
1768         /*
1769          * Something we can maybe free or reuse.
1770          */
1771         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1772                 bufspacewakeup();
1773
1774         /*
1775          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1776          * buffer is actively locked.
1777          */
1778         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1779         dsched_buf_exit(bp);
1780         BUF_UNLOCK(bp);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Hold a buffer, preventing it from being reused.  This will prevent
1785  * normal B_RELBUF operations on the buffer but will not prevent B_INVAL
1786  * operations.  If a B_INVAL operation occurs the buffer will remain held
1787  * but the underlying pages may get ripped out.
1788  *
1789  * These functions are typically used in VOP_READ/VOP_WRITE functions
1790  * to hold a buffer during a copyin or copyout, preventing deadlocks
1791  * or recursive lock panics when read()/write() is used over mmap()'d
1792  * space.
1793  *
1794  * NOTE: bqhold() requires that the buffer be locked at the time of the
1795  *       hold.  bqdrop() has no requirements other than the buffer having
1796  *       previously been held.
1797  */
1798 void
1799 bqhold(struct buf *bp)
1800 {
1801         atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
1802 }
1803
1804 void
1805 bqdrop(struct buf *bp)
1806 {
1807         KKASSERT(bp->b_refs > 0);
1808         atomic_add_int(&bp->b_refs, -1);
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system.
1813  * This routine is called when the bp is invalidated, released, or
1814  * reused.
1815  *
1816  * The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1817  * this function.
1818  *
1819  * WARNING! This routine is integral to the low memory critical path
1820  *          when a buffer is B_RELBUF'd.  If the system has a severe page
1821  *          deficit we need to get the page(s) onto the PQ_FREE or PQ_CACHE
1822  *          queues so they can be reused in the current pageout daemon
1823  *          pass.
1824  */
1825 static void
1826 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1827 {
1828         int i;
1829         vm_page_t m;
1830
1831         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1832                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1833                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1834
1835                 /*
1836                  * We need to own the page in order to safely unwire it.
1837                  */
1838                 vm_page_busy_wait(m, FALSE, "vmiopg");
1839
1840                 /*
1841                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1842                  * even if it is backed by a block device.
1843                  */
1844                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1845                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1846
1847                 /*
1848                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1849                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1850                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1851                  * bp tracks the act_count.
1852                  *
1853                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1854                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1855                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1856                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1857                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1858                  */
1859                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1860                         vm_page_unwire(m, 0);
1861                 else
1862                         vm_page_unwire(m, 1);
1863
1864                 /*
1865                  * If the wire_count has dropped to 0 we may need to take
1866                  * further action before unbusying the page.
1867                  *
1868                  * WARNING: vm_page_try_*() also checks PG_NEED_COMMIT for us.
1869                  */
1870                 if (m->wire_count == 0) {
1871                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1872
1873                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1874                                 /*
1875                                  * Attempt to free the page if B_DIRECT is
1876                                  * set, the caller does not desire the page
1877                                  * to be cached.
1878                                  */
1879                                 vm_page_wakeup(m);
1880                                 vm_page_try_to_free(m);
1881                         } else if ((bp->b_flags & B_NOTMETA) ||
1882                                    vm_page_count_min(0)) {
1883                                 /*
1884                                  * Attempt to move the page to PQ_CACHE
1885                                  * if B_NOTMETA is set.  This flag is set
1886                                  * by HAMMER to remove one of the two pages
1887                                  * present when double buffering is enabled.
1888                                  *
1889                                  * Attempt to move the page to PQ_CACHE
1890                                  * If we have a severe page deficit.  This
1891                                  * will cause buffer cache operations related
1892                                  * to pageouts to recycle the related pages
1893                                  * in order to avoid a low memory deadlock.
1894                                  */
1895                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1896                                 vm_page_wakeup(m);
1897                                 vm_page_try_to_cache(m);
1898                         } else {
1899                                 /*
1900                                  * Nominal case, leave the page on the
1901                                  * queue the original unwiring placed it on
1902                                  * (active or inactive).
1903                                  */
1904                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1905                                 vm_page_wakeup(m);
1906                         }
1907                 } else {
1908                         vm_page_wakeup(m);
1909                 }
1910         }
1911
1912         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1913                      bp->b_xio.xio_npages);
1914         if (bp->b_bufsize) {
1915                 bufspacewakeup();
1916                 bp->b_bufsize = 0;
1917         }
1918         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1919         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1920         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1921         if (bp->b_vp)
1922                 brelvp(bp);
1923 }
1924
1925 /*
1926  * Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
1927  * in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1928  *
1929  * Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1930  * buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1931  *
1932  * We block if:
1933  *      We have insufficient buffer headers
1934  *      We have insufficient buffer space
1935  *      buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1936  *      If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1937  *
1938  * To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1939  * Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1940  * avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1941  */
1942 struct buf *
1943 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
1944 {
1945         struct bufpcpu *pcpu;
1946         struct buf *bp;
1947         struct buf *nbp;
1948         int defrag = 0;
1949         int nqindex;
1950         int nqcpu;
1951         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
1952         int maxloops = 200000;
1953         int restart_reason = 0;
1954         struct buf *restart_bp = NULL;
1955         static int flushingbufs;
1956
1957         /*
1958          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1959          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1960          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1961          * async I/O rather then sync I/O.
1962          */
1963         
1964         ++getnewbufcalls;
1965         --getnewbufrestarts;
1966         nqcpu = mycpu->gd_cpuid;
1967 restart:
1968         ++getnewbufrestarts;
1969
1970         if (debug_bufbio && --maxloops == 0)
1971                 panic("getnewbuf, excessive loops on cpu %d restart %d (%p)",
1972                         mycpu->gd_cpuid, restart_reason, restart_bp);
1973
1974         /*
1975          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1976          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1977          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1978          * dip into our reserves.
1979          *
1980          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1981          *
1982          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1983          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1984          * where we cannot backup.
1985          */
1986         pcpu = &bufpcpu[nqcpu];
1987         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1988         spin_lock(&pcpu->spin);
1989
1990         nbp = TAILQ_FIRST(&pcpu->bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
1991
1992         if (nbp == NULL) {
1993                 /*
1994                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1995                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1996                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1997                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1998                  */
1999                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
2000                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2001                         nbp = TAILQ_FIRST(&pcpu->bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2002                 }
2003
2004                 /*
2005                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
2006                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
2007                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
2008                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
2009                  */
2010                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
2011                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
2012                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
2013                         nbp = TAILQ_FIRST(&pcpu->bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
2014                 }
2015         }
2016
2017         /*
2018          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2019          * depending.
2020          *
2021          * WARNING! spin is held!
2022          */
2023         while ((bp = nbp) != NULL) {
2024                 int qindex = nqindex;
2025
2026                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2027
2028                 /*
2029                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2030                  * cycles through the queue twice before being selected.
2031                  */
2032                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
2033                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
2034                         bp->b_flags |= B_AGE;
2035                         TAILQ_REMOVE(&pcpu->bufqueues[qindex],
2036                                      bp, b_freelist);
2037                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[qindex],
2038                                           bp, b_freelist);
2039                         continue;
2040                 }
2041
2042                 /*
2043                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
2044                  * or do other fancy things ).
2045                  */
2046                 if (nbp == NULL) {
2047                         switch(qindex) {
2048                         case BQUEUE_EMPTY:
2049                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
2050                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&pcpu->bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
2051                                         break;
2052                                 /* fall through */
2053                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
2054                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
2055                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&pcpu->bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
2056                                         break;
2057                                 /* fall through */
2058                         case BQUEUE_CLEAN:
2059                                 /*
2060                                  * nbp is NULL. 
2061                                  */
2062                                 break;
2063                         }
2064                 }
2065
2066                 /*
2067                  * Sanity Checks
2068                  */
2069                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2070                         ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2071
2072                 /*
2073                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2074                  * buffers.
2075                  */
2076                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2077                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2078
2079                 /*
2080                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2081                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2082                  * is also performed after we lock the buffer.
2083                  */
2084                 if (bp->b_refs)
2085                         continue;
2086
2087                 /*
2088                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2089                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2090                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2091                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2092                  */
2093                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2094                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2095                         continue;
2096                 }
2097
2098                 /*
2099                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2100                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2101                  * on the clean list must be disassociated from their 
2102                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2103                  * already been disassociated.
2104                  *
2105                  * b_refs is checked after locking along with queue changes.
2106                  * We must check here to deal with zero->nonzero transitions
2107                  * made by the owner of the buffer lock, which is used by
2108                  * VFS's to hold the buffer while issuing an unlocked
2109                  * uiomove()s.  We cannot invalidate the buffer's pages
2110                  * for this case.  Once we successfully lock a buffer the
2111                  * only 0->1 transitions of b_refs will occur via findblk().
2112                  *
2113                  * We must also check for queue changes after successful
2114                  * locking as the current lock holder may dispose of the
2115                  * buffer and change its queue.
2116                  */
2117                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2118                         spin_unlock(&pcpu->spin);
2119                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", (hz + 99) / 100);
2120                         restart_reason = 1;
2121                         restart_bp = bp;
2122                         goto restart;
2123                 }
2124                 if (bp->b_qindex != qindex || bp->b_refs) {
2125                         spin_unlock(&pcpu->spin);
2126                         BUF_UNLOCK(bp);
2127                         restart_reason = 2;
2128                         restart_bp = bp;
2129                         goto restart;
2130                 }
2131                 bremfree_locked(bp);
2132                 spin_unlock(&pcpu->spin);
2133
2134                 /*
2135                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2136                  * vnode.
2137                  *
2138                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2139                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2140                  * responsible for releasing the buffer.
2141                  *
2142                  * NOTE: spin is UNLOCKED now.
2143                  */
2144                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2145                         buf_deallocate(bp);
2146                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2147                                 bqrelse(bp);
2148                                 restart_reason = 3;
2149                                 restart_bp = bp;
2150                                 goto restart;
2151                         }
2152                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2153                 }
2154
2155                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2156                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2157                                 vfs_vmio_release(bp);
2158                         if (bp->b_vp)
2159                                 brelvp(bp);
2160                 }
2161
2162                 /*
2163                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2164                  * the scan from this point on.
2165                  *
2166                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2167                  * valid after this operation.
2168                  */
2169                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
2170                         ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d "
2171                          "unexpectededly still associated!",
2172                          bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2173                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2174
2175                 /*
2176                  * critical section protection is not required when
2177                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2178                  * wired.
2179                  */
2180                 if (bp->b_bufsize)
2181                         allocbuf(bp, 0);
2182
2183                 if (bp->b_flags & (B_VNDIRTY | B_VNCLEAN | B_HASHED)) {
2184                         kprintf("getnewbuf: caught bug vp queue "
2185                                 "%p/%08x qidx %d\n",
2186                                 bp, bp->b_flags, qindex);
2187                         brelvp(bp);
2188                 }
2189                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2190                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2191                 bp->b_vp = NULL;
2192                 bp->b_error = 0;
2193                 bp->b_resid = 0;
2194                 bp->b_bcount = 0;
2195                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2196                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2197                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2198                 reinitbufbio(bp);
2199                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2200                 buf_dep_init(bp);
2201                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2202                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2203
2204                 /*
2205                  * If we are defragging then free the buffer.
2206                  */
2207                 if (defrag) {
2208                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2209                         bfreekva(bp);
2210                         brelse(bp);
2211                         defrag = 0;
2212                         restart_reason = 4;
2213                         restart_bp = bp;
2214                         goto restart;
2215                 }
2216
2217                 /*
2218                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2219                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2220                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2221                  *
2222                  * On 64-bit systems BKVASIZE == MAXBSIZE and overcommit
2223                  * should not be possible.
2224                  */
2225                 if (bufspace >= hibufspace)
2226                         flushingbufs = 1;
2227                 if (BKVASIZE != MAXBSIZE) {
2228                         if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2229                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2230                                 bfreekva(bp);
2231                                 brelse(bp);
2232                                 restart_reason = 5;
2233                                 restart_bp = bp;
2234                                 goto restart;
2235                         }
2236                 }
2237                 if (bufspace < lobufspace)
2238                         flushingbufs = 0;
2239
2240                 /*
2241                  * b_refs can transition to a non-zero value while we hold
2242                  * the buffer locked due to a findblk().  Our brelvp() above
2243                  * interlocked any future possible transitions due to
2244                  * findblk()s.
2245                  *
2246                  * If we find b_refs to be non-zero we can destroy the
2247                  * buffer's contents but we cannot yet reuse the buffer.
2248                  */
2249                 if (bp->b_refs) {
2250                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2251                         if (BKVASIZE != MAXBSIZE)
2252                                 bfreekva(bp);
2253                         brelse(bp);
2254                         restart_reason = 6;
2255                         restart_bp = bp;
2256                         goto restart;
2257                 }
2258                 break;
2259                 /* NOT REACHED, spin not held */
2260         }
2261
2262         /*
2263          * If we exhausted our list, iterate other cpus.  If that fails,
2264          * sleep as appropriate.  We may have to wakeup various daemons
2265          * and write out some dirty buffers.
2266          *
2267          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2268          *
2269          * NOTE: spin is held if bp is NULL, else it is not held.
2270          */
2271         if (bp == NULL) {
2272                 int flags;
2273                 char *waitmsg;
2274
2275                 spin_unlock(&pcpu->spin);
2276
2277                 nqcpu = (nqcpu + 1) % ncpus;
2278                 if (nqcpu != mycpu->gd_cpuid) {
2279                         restart_reason = 7;
2280                         restart_bp = bp;
2281                         goto restart;
2282                 }
2283
2284                 if (defrag) {
2285                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2286                         waitmsg = "nbufkv";
2287                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2288                         waitmsg = "nbufbs";
2289                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2290                 } else {
2291                         waitmsg = "newbuf";
2292                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2293                 }
2294
2295                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2296                 atomic_set_int(&needsbuffer, flags);
2297                 while (needsbuffer & flags) {
2298                         int value;
2299
2300                         tsleep_interlock(&needsbuffer, 0);
2301                         value = atomic_fetchadd_int(&needsbuffer, 0);
2302                         if (value & flags) {
2303                                 if (tsleep(&needsbuffer, PINTERLOCKED|slpflags,
2304                                            waitmsg, slptimeo)) {
2305                                         return (NULL);
2306                                 }
2307                         }
2308                 }
2309         } else {
2310                 /*
2311                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2312                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2313                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2314                  * BKVASIZE chunks.
2315                  *
2316                  * (spin is not held)
2317                  */
2318                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2319
2320                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2321                         vm_offset_t addr = 0;
2322                         int count;
2323
2324                         bfreekva(bp);
2325
2326                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2327                         vm_map_lock(&buffer_map);
2328
2329                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2330                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2331                                     maxsize, 0, &addr)) {
2332                                 /*
2333                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2334                                  * must defragment the map.
2335                                  */
2336                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2337                                 vm_map_entry_release(count);
2338                                 ++bufdefragcnt;
2339                                 defrag = 1;
2340                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2341                                 brelse(bp);
2342                                 restart_reason = 8;
2343                                 restart_bp = bp;
2344                                 goto restart;
2345                         }
2346                         if (addr) {
2347                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2348                                         NULL, NULL,
2349                                         0, addr, addr + maxsize,
2350                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2351                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2352                                         MAP_NOFAULT);
2353
2354                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2355                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2356                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2357                                 ++bufreusecnt;
2358                         }
2359                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2360                         vm_map_entry_release(count);
2361                 }
2362                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2363         }
2364         return(bp);
2365 }
2366
2367 /*
2368  * buf_daemon:
2369  *
2370  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2371  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2372  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2373  *
2374  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2375  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2376  *      waiting at the mid-point.
2377  */
2378 static struct kproc_desc buf_kp = {
2379         "bufdaemon",
2380         buf_daemon,
2381         &bufdaemon_td
2382 };
2383 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2384         kproc_start, &buf_kp);
2385
2386 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2387         "bufdaemon_hw",
2388         buf_daemon_hw,
2389         &bufdaemonhw_td
2390 };
2391 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2392         kproc_start, &bufhw_kp);
2393
2394 static void
2395 buf_daemon1(struct thread *td, int queue, int (*buf_limit_fn)(long), 
2396             int *bd_req)
2397 {
2398         long limit;
2399         struct buf *marker;
2400
2401         marker = kmalloc(sizeof(*marker), M_BIOBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
2402         marker->b_flags |= B_MARKER;
2403         marker->b_qindex = BQUEUE_NONE;
2404         marker->b_qcpu = 0;
2405
2406         /*
2407          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2408          */
2409         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2410                               td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2411         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2412
2413         /*
2414          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2415          */
2416         for (;;) {
2417                 kproc_suspend_loop();
2418
2419                 /*
2420                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2421                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2422                  *
2423                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2424                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2425                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2426                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2427                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2428                  *
2429                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2430                  * but because we split the operation into two threads we
2431                  * have to cut it in half for each thread.
2432                  */
2433                 waitrunningbufspace();
2434                 limit = lodirtybufspace / 2;
2435                 while (buf_limit_fn(limit)) {
2436                         if (flushbufqueues(marker, queue) == 0)
2437                                 break;
2438                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2439                                 continue;
2440                         waitrunningbufspace();
2441                 }
2442
2443                 /*
2444                  * We reached our low water mark, reset the
2445                  * request and sleep until we are needed again.
2446                  * The sleep is just so the suspend code works.
2447                  */
2448                 tsleep_interlock(bd_req, 0);
2449                 if (atomic_swap_int(bd_req, 0) == 0)
2450                         tsleep(bd_req, PINTERLOCKED, "psleep", hz);
2451         }
2452         /* NOT REACHED */
2453         /*kfree(marker, M_BIOBUF);*/
2454 }
2455
2456 static int
2457 buf_daemon_limit(long limit)
2458 {
2459         return (runningbufspace + dirtykvaspace > limit ||
2460                 dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2);
2461 }
2462
2463 static int
2464 buf_daemon_hw_limit(long limit)
2465 {
2466         return (runningbufspace + dirtykvaspace > limit ||
2467                 dirtybufcounthw >= nbuf / 2);
2468 }
2469
2470 static void
2471 buf_daemon(void)
2472 {
2473         buf_daemon1(bufdaemon_td, BQUEUE_DIRTY, buf_daemon_limit, 
2474                     &bd_request);
2475 }
2476
2477 static void
2478 buf_daemon_hw(void)
2479 {
2480         buf_daemon1(bufdaemonhw_td, BQUEUE_DIRTY_HW, buf_daemon_hw_limit,
2481                     &bd_request_hw);
2482 }
2483
2484 /*
2485  * flushbufqueues:
2486  *
2487  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2488  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2489  *      particularly sensitive to.
2490  *
2491  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2492  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2493  *      due to the write load on the machine.
2494  *
2495  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2496  *      can mess with its contents.  spin isn't enough.
2497  */
2498 static int
2499 flushbufqueues(struct buf *marker, bufq_type_t q)
2500 {
2501         struct bufpcpu *pcpu;
2502         struct buf *bp;
2503         int r = 0;
2504         int lcpu = marker->b_qcpu;
2505
2506         KKASSERT(marker->b_qindex == BQUEUE_NONE);
2507         KKASSERT(marker->b_flags & B_MARKER);
2508
2509 again:
2510         /*
2511          * Spinlock needed to perform operations on the queue and may be
2512          * held through a non-blocking BUF_LOCK(), but cannot be held when
2513          * BUF_UNLOCK()ing or through any other major operation.
2514          */
2515         pcpu = &bufpcpu[marker->b_qcpu];
2516         spin_lock(&pcpu->spin);
2517         marker->b_qindex = q;
2518         TAILQ_INSERT_HEAD(&pcpu->bufqueues[q], marker, b_freelist);
2519         bp = marker;
2520
2521         while ((bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) != NULL) {
2522                 /*
2523                  * NOTE: spinlock is always held at the top of the loop
2524                  */
2525                 if (bp->b_flags & B_MARKER)
2526                         continue;
2527                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2528                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2529                         continue;
2530                 }
2531                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT))
2532                         continue;
2533                 KKASSERT(bp->b_qcpu == marker->b_qcpu && bp->b_qindex == q);
2534
2535                 /*
2536                  * Once the buffer is locked we will have no choice but to
2537                  * unlock the spinlock around a later BUF_UNLOCK and re-set
2538                  * bp = marker when looping.  Move the marker now to make
2539                  * things easier.
2540                  */
2541                 TAILQ_REMOVE(&pcpu->bufqueues[q], marker, b_freelist);
2542                 TAILQ_INSERT_AFTER(&pcpu->bufqueues[q], bp, marker, b_freelist);
2543
2544                 /*
2545                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2546                  * the buffer.
2547                  */
2548                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2549                         spin_unlock(&pcpu->spin);
2550                         BUF_UNLOCK(bp);
2551                         spin_lock(&pcpu->spin);
2552                         bp = marker;
2553                         continue;
2554                 }
2555
2556                 /*
2557                  * Remove the buffer from its queue.  We still own the
2558                  * spinlock here.
2559                  */
2560                 _bremfree(bp);
2561
2562                 /*
2563                  * Disposing of an invalid buffer counts as a flush op
2564                  */
2565                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2566                         spin_unlock(&pcpu->spin);
2567                         brelse(bp);
2568                         spin_lock(&pcpu->spin);
2569                         ++r;
2570                         break;
2571                 }
2572
2573                 /*
2574                  * Release the spinlock for the more complex ops we
2575                  * are now going to do.
2576                  */
2577                 spin_unlock(&pcpu->spin);
2578                 lwkt_yield();
2579
2580                 /*
2581                  * This is a bit messy
2582                  */
2583                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2584                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2585                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2586                         spin_lock(&pcpu->spin);
2587                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pcpu->bufqueues[q], bp, b_freelist);
2588                         bp->b_qindex = q;
2589                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2590                         spin_unlock(&pcpu->spin);
2591                         BUF_UNLOCK(bp);
2592                         spin_lock(&pcpu->spin);
2593                         bp = marker;
2594                         continue;
2595                 }
2596
2597                 /*
2598                  * spinlock not held here.
2599                  *
2600                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2601                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2602                  *
2603                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2604                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2605                  */
2606                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2607                         brelse(bp);
2608                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2609                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2610                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2611                         cluster_awrite(bp);
2612                 } else {
2613                         bp->b_flags |= B_AGE;
2614                         cluster_awrite(bp);
2615                 }
2616                 spin_lock(&pcpu->spin);
2617                 ++r;
2618                 break;
2619         }
2620
2621         TAILQ_REMOVE(&pcpu->bufqueues[q], marker, b_freelist);
2622         marker->b_qindex = BQUEUE_NONE;
2623         spin_unlock(&pcpu->spin);
2624
2625         /*
2626          * Advance the marker to be fair.
2627          */
2628         marker->b_qcpu = (marker->b_qcpu + 1) % ncpus;
2629         if (bp == NULL) {
2630                 if (marker->b_qcpu != lcpu)
2631                         goto again;
2632         }
2633
2634         return (r);
2635 }
2636
2637 /*
2638  * inmem:
2639  *
2640  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2641  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2642  *      the data.
2643  *
2644  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2645  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2646  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2647  */
2648 int
2649 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2650 {
2651         vm_object_t obj;
2652         vm_offset_t toff, tinc, size;
2653         vm_page_t m;
2654         int res = 1;
2655
2656         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2657                 return 1;
2658         if (vp->v_mount == NULL)
2659                 return 0;
2660         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2661                 return 0;
2662
2663         size = PAGE_SIZE;
2664         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2665                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2666
2667         vm_object_hold(obj);
2668         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2669                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2670                 if (m == NULL) {
2671                         res = 0;
2672                         break;
2673                 }
2674                 tinc = size;
2675                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2676                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2677                 if (vm_page_is_valid(m,
2678                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0) {
2679                         res = 0;
2680                         break;
2681                 }
2682         }
2683         vm_object_drop(obj);
2684         return (res);
2685 }
2686
2687 /*
2688  * findblk:
2689  *
2690  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2691  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2692  *
2693  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2694  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2695  *      and possibly do other stuff to it.
2696  *
2697  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2698  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2699  *                        the desired buffer after locking.
2700  *
2701  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2702  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2703  *                        buffer exists.
2704  *
2705  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents normal
2706  *                        reuse by getnewbuf() but does not prevent
2707  *                        disassociation (B_INVAL).  Used to avoid deadlocks
2708  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2709  *
2710  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2711  */
2712 struct buf *
2713 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2714 {
2715         struct buf *bp;
2716         int lkflags;
2717
2718         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2719         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2720                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2721
2722         for (;;) {
2723                 /*
2724                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2725                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2726                  */
2727                 lwkt_gettoken_shared(&vp->v_token);
2728                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2729                 if (bp == NULL) {
2730                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2731                         return(NULL);
2732                 }
2733                 bqhold(bp);
2734                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2735
2736                 /*
2737                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2738                  */
2739                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2740                         break;
2741
2742                 /*
2743                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2744                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2745                  */
2746                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2747                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2748                         /* bp = NULL; not needed */
2749                         return(NULL);
2750                 }
2751
2752                 /*
2753                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2754                  * returned.
2755                  */
2756                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2757                         break;
2758                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2759                 BUF_UNLOCK(bp);
2760         }
2761
2762         /*
2763          * Success
2764          */
2765         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2766                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2767         return(bp);
2768 }
2769
2770 /*
2771  * getcacheblk:
2772  *
2773  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2774  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2775  *      is returned.  NULL is also returned if GETBLK_NOWAIT is set
2776  *      and the getblk() would block.
2777  *
2778  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2779  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2780  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2781  *
2782  *      If blksize is 0 the buffer cache buffer must already be fully
2783  *      cached.
2784  *
2785  *      If blksize is non-zero getblk() will be used, allowing a buffer
2786  *      to be reinstantiated from its VM backing store.  The buffer must
2787  *      still be fully cached after reinstantiation to be returned.
2788  */
2789 struct buf *
2790 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int blksize, int blkflags)
2791 {
2792         struct buf *bp;
2793         int fndflags = (blkflags & GETBLK_NOWAIT) ? FINDBLK_NBLOCK : 0;
2794
2795         if (blksize) {
2796                 bp = getblk(vp, loffset, blksize, blkflags, 0);
2797                 if (bp) {
2798                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2799                             B_CACHE) {
2800                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2801                         } else {
2802                                 brelse(bp);
2803                                 bp = NULL;
2804                         }
2805                 }
2806         } else {
2807                 bp = findblk(vp, loffset, fndflags);
2808                 if (bp) {
2809                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2810                             B_CACHE) {
2811                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2812                                 bremfree(bp);
2813                         } else {
2814                                 BUF_UNLOCK(bp);
2815                                 bp = NULL;
2816                         }
2817                 }
2818         }
2819         return (bp);
2820 }
2821
2822 /*
2823  * getblk:
2824  *
2825  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2826  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2827  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2828  *
2829  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2830  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2831  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2832  *      without doing any of those things the system will likely believe
2833  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2834  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2835  *
2836  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2837  *      an existing buffer.
2838  *
2839  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2840  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2841  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2842  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2843  *
2844  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2845  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2846  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2847  *      backing VM.
2848  *
2849  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2850  *      B_CACHE bit is clear.
2851  *      
2852  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2853  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2854  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2855  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2856  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2857  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2858  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2859  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2860  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2861  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2862  *
2863  *      getblk flags:
2864  *
2865  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2866  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2867  */
2868 struct buf *
2869 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2870 {
2871         struct buf *bp;
2872         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2873         int error;
2874         int lkflags;
2875
2876         if (size > MAXBSIZE)
2877                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2878         if (vp->v_object == NULL)
2879                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2880
2881 loop:
2882         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2883                 /*
2884                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2885                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2886                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2887                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2888                  *
2889                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2890                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2891                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2892                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2893                  * on a random (vp,loffset).
2894                  */
2895                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2896                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
2897                                 bqdrop(bp);
2898                                 return(NULL);
2899                         }
2900                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2901                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
2902                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2903                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
2904                         if (error) {
2905                                 bqdrop(bp);
2906                                 if (error == ENOLCK)
2907                                         goto loop;
2908                                 return (NULL);
2909                         }
2910                         /* buffer may have changed on us */
2911                 }
2912                 bqdrop(bp);
2913
2914                 /*
2915                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2916                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
2917                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
2918                  * as well.
2919                  */
2920                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
2921                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
2922                                 "was recycled\n",
2923                                 bp, vp, (long long)loffset);
2924                         BUF_UNLOCK(bp);
2925                         goto loop;
2926                 }
2927
2928                 /*
2929                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
2930                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
2931                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
2932                  */
2933                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
2934                         BUF_UNLOCK(bp);
2935                         return(NULL);
2936                 }
2937
2938                 /*
2939                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
2940                  */
2941                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
2942                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
2943                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2944
2945                 /*
2946                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
2947                  * block number translation.
2948                  */
2949                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
2950                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
2951                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
2952                                 bp, vp, (long long)loffset);
2953                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
2954                 }
2955
2956                 /*
2957                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2958                  * invalid.
2959                  */
2960                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2961                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2962                 bremfree(bp);
2963
2964                 /*
2965                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
2966                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
2967                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
2968                  *
2969                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
2970                  * Other types of buffers are simply released and
2971                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
2972                  * pages (but not marked B_DELWRI).
2973                  *
2974                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
2975                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
2976                  * no longer represent the actual EOF point), so we
2977                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
2978                  */
2979                 if (size != bp->b_bcount) {
2980                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2981                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2982                                 bwrite(bp);
2983                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
2984                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2985                                 bwrite(bp);
2986                         } else {
2987                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2988                                 brelse(bp);
2989                         }
2990                         goto loop;
2991                 }
2992                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
2993                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
2994                         ("getblk: no buffer offset"));
2995
2996                 /*
2997                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2998                  * be committed before we can return the buffer in
2999                  * order to prevent the caller from issuing a read
3000                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3001                  * it.
3002                  *
3003                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3004                  * operate properly either because they assume they
3005                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3006                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3007                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3008                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3009                  * preventing further loops.
3010                  *
3011                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3012                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3013                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3014                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3015                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3016                  * after the write.
3017                  *
3018                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
3019                  *     I'm not even sure this state is still possible
3020                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
3021                  *     on size changes.
3022                  *
3023                  * We might be able to do something fancy, like setting
3024                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3025                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3026                  * confusing.  This is much easier.
3027                  */
3028
3029                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3030                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3031                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3032                                 bp, (uintmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3033                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3034                         bwrite(bp);
3035                         goto loop;
3036                 }
3037         } else {
3038                 /*
3039                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3040                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3041                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3042                  *
3043                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3044                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3045                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3046                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3047                  * the block size.  
3048                  *
3049                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3050                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3051                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3052                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3053                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3054                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3055                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3056                  * directory vnode is not a special case.
3057                  */
3058                 int bsize, maxsize;
3059
3060                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3061                         bsize = DEV_BSIZE;
3062                 else if (vp->v_mount)
3063                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3064                 else
3065                         bsize = size;
3066
3067                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3068                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3069
3070                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3071                 if (bp == NULL) {
3072                         if (slpflags || slptimeo)
3073                                 return NULL;
3074                         goto loop;
3075                 }
3076
3077                 /*
3078                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3079                  * be found by findblk().
3080                  *
3081                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3082                  * bp will not be associated with the vnode.
3083                  *
3084                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3085                  */
3086                 bp->b_loffset = loffset;
3087                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3088                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3089
3090                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3091                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3092                         brelse(bp);
3093                         goto loop;
3094                 }
3095
3096                 /*
3097                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3098                  */
3099                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3100                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3101                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3102
3103                 allocbuf(bp, size);
3104         }
3105         return (bp);
3106 }
3107
3108 /*
3109  * regetblk(bp)
3110  *
3111  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3112  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3113  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3114  *
3115  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3116  * non-empty.
3117  */
3118 void
3119 regetblk(struct buf *bp)
3120 {
3121         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3122         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3123         bremfree(bp);
3124 }
3125
3126 /*
3127  * geteblk:
3128  *
3129  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3130  *      initially set to B_INVAL.
3131  *
3132  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3133  *      call because races are impossible here.
3134  */
3135 struct buf *
3136 geteblk(int size)
3137 {
3138         struct buf *bp;
3139         int maxsize;
3140
3141         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3142
3143         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == NULL)
3144                 ;
3145         allocbuf(bp, size);
3146         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3147         return (bp);
3148 }
3149
3150
3151 /*
3152  * allocbuf:
3153  *
3154  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3155  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3156  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3157  *      resize a buffer up or down.
3158  *
3159  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3160  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3161  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3162  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3163  *      data.
3164  *
3165  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3166  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3167  *
3168  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3169  *      must own the buffer.
3170  */
3171 int
3172 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3173 {
3174         int newbsize, mbsize;
3175         int i;
3176
3177         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3178                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3179
3180         if (bp->b_kvasize < size)
3181                 panic("allocbuf: buffer too small");
3182
3183         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3184                 caddr_t origbuf;
3185                 int origbufsize;
3186                 /*
3187                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3188                  * mess with B_CACHE.
3189                  */
3190                 mbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
3191                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3192                         newbsize = mbsize;
3193                 else
3194                         newbsize = round_page(size);
3195
3196                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3197                         /*
3198                          * Malloced buffers are not shrunk
3199                          */
3200                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3201                                 if (newbsize) {
3202                                         bp->b_bcount = size;
3203                                 } else {
3204                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3205                                         if (bp->b_bufsize) {
3206                                                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3207                                                 bufspacewakeup();
3208                                                 bp->b_bufsize = 0;
3209                                         }
3210                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3211                                         bp->b_bcount = 0;
3212                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3213                                 }
3214                                 return 1;
3215                         }               
3216                         vm_hold_free_pages(
3217                             bp,
3218                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3219                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3220                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3221                         /*
3222                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3223                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3224                          * grows.
3225                          */
3226                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3227                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3228                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3229
3230                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3231                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3232                                 bp->b_bcount = size;
3233                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3234                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3235                                 return 1;
3236                         }
3237                         origbuf = NULL;
3238                         origbufsize = 0;
3239                         /*
3240                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3241                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3242                          * scheme.
3243                          */
3244                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3245                                 origbuf = bp->b_data;
3246                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3247                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3248                                 if (bp->b_bufsize) {
3249                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3250                                                              bp->b_bufsize);
3251                                         bufspacewakeup();
3252                                         bp->b_bufsize = 0;
3253                                 }
3254                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3255                                 newbsize = round_page(newbsize);
3256                         }
3257                         vm_hold_load_pages(
3258                             bp,
3259                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3260                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3261                         if (origbuf) {
3262                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3263                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3264                         }
3265                 }
3266         } else {
3267                 vm_page_t m;
3268                 int desiredpages;
3269
3270                 newbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
3271                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3272                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3273                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3274
3275                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3276                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3277                 /*
3278                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3279                  * 0-length.
3280                  */
3281                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3282                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3283
3284                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3285                         /*
3286                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3287                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3288                          * if we have to remove any pages.
3289                          */
3290                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3291                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3292                                         /*
3293                                          * the page is not freed here -- it
3294                                          * is the responsibility of 
3295                                          * vnode_pager_setsize
3296                                          */
3297                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3298                                         KASSERT(m != bogus_page,
3299                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3300                                         vm_page_busy_wait(m, TRUE, "biodep");
3301                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3302                                         vm_page_unwire(m, 0);
3303                                         vm_page_wakeup(m);
3304                                 }
3305                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3306                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3307                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3308                         }
3309                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3310                         /*
3311                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3312                          * byte-granular fashion.
3313                          */
3314                         struct vnode *vp;
3315                         vm_object_t obj;
3316                         vm_offset_t toff;
3317                         vm_offset_t tinc;
3318
3319                         /*
3320                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3321                          * allocating them if necessary.  We must clear
3322                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3323                          * range covered by the buffer.
3324                          *
3325                          * critical section protection is required to protect
3326                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3327                          * between our vm_page_lookup() and our
3328                          * busycheck/wiring call.
3329                          */
3330                         vp = bp->b_vp;
3331                         obj = vp->v_object;
3332
3333                         vm_object_hold(obj);
3334                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3335                                 vm_page_t m;
3336                                 vm_pindex_t pi;
3337                                 int error;
3338
3339                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) +
3340                                      bp->b_xio.xio_npages;
3341
3342                                 /*
3343                                  * Blocking on m->busy might lead to a
3344                                  * deadlock:
3345                                  *
3346                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3347                                  */
3348                                 m = vm_page_lookup_busy_try(obj, pi, FALSE,
3349                                                             &error);
3350                                 if (error) {
3351                                         vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk");
3352                                         continue;
3353                                 }
3354                                 if (m == NULL) {
3355                                         /*
3356                                          * note: must allocate system pages
3357                                          * since blocking here could intefere
3358                                          * with paging I/O, no matter which
3359                                          * process we are.
3360                                          */
3361                                         m = bio_page_alloc(bp, obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3362                                         if (m) {
3363                                                 vm_page_wire(m);
3364                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3365                                                 vm_page_wakeup(m);
3366                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3367                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3368                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3369                                         }
3370                                         continue;
3371                                 }
3372
3373                                 /*
3374                                  * We found a page and were able to busy it.
3375                                  */
3376                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3377                                 vm_page_wire(m);
3378                                 vm_page_wakeup(m);
3379                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3380                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3381                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3382                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3383                         }
3384                         vm_object_drop(obj);
3385
3386                         /*
3387                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3388                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3389                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3390                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3391                          * aligned range ( newbsize ).
3392                          *
3393                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3394                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3395                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3396                          * fails with NFS if the server or some other client
3397                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3398                          * B_CACHE may remain set! XXX
3399                          */
3400
3401                         toff = bp->b_bcount;
3402                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3403
3404                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3405                                 vm_pindex_t pi;
3406
3407                                 if (tinc > (size - toff))
3408                                         tinc = size - toff;
3409
3410                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3411                                     PAGE_SHIFT;
3412
3413                                 vfs_buf_test_cache(
3414                                     bp, 
3415                                     bp->b_loffset,
3416                                     toff, 
3417                                     tinc, 
3418                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3419                                 );
3420                                 toff += tinc;
3421                                 tinc = PAGE_SIZE;
3422                         }
3423
3424                         /*
3425                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3426                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3427                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3428                          */
3429
3430                         bp->b_data = (caddr_t)
3431                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3432                         pmap_qenter(
3433                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3434                             bp->b_xio.xio_pages, 
3435                             bp->b_xio.xio_npages
3436                         );
3437                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3438                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3439                 }
3440         }
3441
3442         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3443         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3444                 /* dirtykvaspace unchanged */
3445                 atomic_add_long(&dirtybufspace, newbsize - bp->b_bufsize);
3446                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
3447                         atomic_add_long(&dirtybufspacehw,
3448                                         newbsize - bp->b_bufsize);
3449                 }
3450         }
3451         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3452                 bufspacewakeup();
3453         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3454         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3455         return 1;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * biowait:
3460  *
3461  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3462  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3463  *      of biowait() calls may occur).
3464  *
3465  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3466  *      locked and will not have been brelse()'d.
3467  *
3468  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3469  *      likely still in progress on return.
3470  *
3471  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3472  *
3473  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3474  */
3475 static __inline int
3476 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3477 {
3478         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3479         u_int32_t flags;
3480         u_int32_t nflags;
3481         int error;
3482
3483         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3484         for (;;) {
3485                 flags = bio->bio_flags;
3486                 if (flags & BIO_DONE)
3487                         break;
3488                 nflags = flags | BIO_WANT;
3489                 tsleep_interlock(bio, 0);
3490                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3491                         if (wmesg)
3492                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3493                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3494                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3495                         else
3496                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3497                         if (error) {
3498                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3499                                 return (error);
3500                         }
3501                 }
3502         }
3503
3504         /*
3505          * Finish up.
3506          */
3507         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3508         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3509         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3510                 return (EINTR);
3511         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3512                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3513         return (0);
3514 }
3515
3516 int
3517 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3518 {
3519         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3520 }
3521
3522 int
3523 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3524 {
3525         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3526 }
3527
3528 /*
3529  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3530  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3531  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3532  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3533  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3534  * for those higher layers.
3535  */
3536 void
3537 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3538 {
3539         bio->bio_track = track;
3540         bio_track_ref(track);
3541         dsched_buf_enter(bio->bio_buf); /* might stack */
3542 }
3543
3544 /*
3545  * Initiate I/O on a vnode.
3546  *
3547  * SWAPCACHE OPERATION:
3548  *
3549  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3550  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3551  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3552  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3553  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3554  *
3555  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3556  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3557  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3558  *      after translating the request to an underlying device.
3559  *
3560  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3561  *      underlying buffer cache buffers.
3562  *
3563  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3564  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3565  *      are.
3566  *
3567  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3568  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3569  *      the swap blocks.
3570  */
3571 void
3572 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3573 {
3574         struct bio_track *track;
3575         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3576
3577         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3578
3579         /*
3580          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3581          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3582          * actually occurred.
3583          */
3584         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3585
3586         /*
3587          * Handle the swap cache intercept.
3588          */
3589         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3590                 return;
3591
3592         /*
3593          * Otherwise do the operation through the filesystem
3594          */
3595         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3596                 track = &vp->v_track_read;
3597         else
3598                 track = &vp->v_track_write;
3599         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3600         bio->bio_track = track;
3601         bio_track_ref(track);
3602         dsched_buf_enter(bp);   /* might stack */
3603         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3604 }
3605
3606 static void vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio);
3607
3608 int
3609 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3610 {
3611         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3612         struct bio *nbio;
3613         vm_object_t object;
3614         vm_page_t m;
3615         int i;
3616
3617         /*
3618          * Stop using swapcache if paniced, dumping, or dumped
3619          */
3620         if (panicstr || dumping)
3621                 return(0);
3622
3623         /*
3624          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3625          * the swap cache?
3626          */
3627         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3628             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3629             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3630              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3631             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3632             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3633                 return(0);
3634         }
3635
3636         /*
3637          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3638          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3639          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3640          */
3641         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3642                 object = vp->v_object;
3643         else
3644                 object = bp->b_vp->v_object;
3645
3646         /*
3647          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3648          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3649          */
3650         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3651                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3652                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3653                         break;
3654                 if (m == bogus_page)
3655                         break;
3656         }
3657
3658         /*
3659          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy().
3660          *
3661          * We can only do this if the buffer actually supports object-backed
3662          * I/O.  If it doesn't npages will be 0.
3663          */
3664         if (i && i == bp->b_xio.xio_npages) {
3665                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3666                 nbio = push_bio(bio);
3667                 nbio->bio_done = vn_cache_strategy_callback;
3668                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3669                 KKASSERT(m->object == object);
3670                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3671                 return(1);
3672         }
3673         return(0);
3674 }
3675
3676 /*
3677  * This is a bit of a hack but since the vn_cache_strategy() function can
3678  * override a VFS's strategy function we must make sure that the bio, which
3679  * is probably bio2, doesn't leak an unexpected offset value back to the
3680  * filesystem.  The filesystem (e.g. UFS) might otherwise assume that the
3681  * bio went through its own file strategy function and the the bio2 offset
3682  * is a cached disk offset when, in fact, it isn't.
3683  */
3684 static void
3685 vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio)
3686 {
3687         bio->bio_offset = NOOFFSET;
3688         biodone(pop_bio(bio));
3689 }
3690
3691 /*
3692  * bpdone:
3693  *
3694  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3695  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3696  *      by biowait, elseit is typically 0.
3697  *
3698  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3699  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3700  *      assuming B_INVAL is clear.
3701  *
3702  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3703  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3704  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3705  *
3706  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3707  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3708  *      in the biodone routine.
3709  *
3710  *      bpdone is responsible for calling bundirty() on the buffer after a
3711  *      successful write.  We previously did this prior to initiating the
3712  *      write under the assumption that the buffer might be dirtied again
3713  *      while the write was in progress, however doing it before-hand creates
3714  *      a race condition prior to the call to vn_strategy() where the
3715  *      filesystem may not be aware that a dirty buffer is present.
3716  *      It should not be possible for the buffer or its underlying pages to
3717  *      be redirtied prior to bpdone()'s unbusying of the underlying VM
3718  *      pages.
3719  */
3720 void
3721 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3722 {
3723         buf_cmd_t cmd;
3724
3725         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3726                 ("bpdone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3727         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3728                 ("bpdone: bp %p already done!", bp));
3729
3730         /*
3731          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3732          * with, now we clean up the buffer.
3733          */
3734         cmd = bp->b_cmd;
3735         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3736
3737         /*
3738          * Only reads and writes are processed past this point.
3739          */
3740         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3741                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3742                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3743                 if (elseit)
3744                         brelse(bp);
3745                 return;
3746         }
3747
3748         /*
3749          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3750          * was set.
3751          *
3752          * A successful write must clear the dirty flag.  This is done after
3753          * the write to ensure that the buffer remains on the vnode's dirty
3754          * list for filesystem interlocks / checks until the write is actually
3755          * complete.  HAMMER2 is sensitive to this issue.
3756          *
3757          * Only applicable to normal buffers (with VPs).  vinum buffers may
3758          * not have a vp.
3759          *
3760          * Must be done prior to calling buf_complete() as the callback might
3761          * re-dirty the buffer.
3762          */
3763         if (cmd == BUF_CMD_WRITE) {
3764                 if ((bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3765                         bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3766                         if (bp->b_vp)
3767                                 bdirty(bp);
3768                 } else {
3769                         if (bp->b_vp)
3770                                 bundirty(bp);
3771                 }
3772         }
3773
3774         /*
3775          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3776          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3777          */
3778         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3779                 buf_complete(bp);
3780
3781         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3782                 int i;
3783                 vm_ooffset_t foff;
3784                 vm_page_t m;
3785                 vm_object_t obj;
3786                 int iosize;
3787                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3788
3789                 obj = vp->v_object;
3790
3791 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3792                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3793                         panic("bpdone: zero vnode hold count");
3794                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3795                         panic("bpdone: vnode is not setup for merged cache");
3796 #endif
3797
3798                 foff = bp->b_loffset;
3799                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("bpdone: no buffer offset"));
3800                 KASSERT(obj != NULL, ("bpdone: missing VM object"));
3801
3802 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3803                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3804                         kprintf("bpdone: paging in progress(%d) < "
3805                                 "bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3806                                 obj->paging_in_progress,
3807                                 bp->b_xio.xio_npages);
3808                 }
3809 #endif
3810
3811                 /*
3812                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3813                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3814                  * routines.
3815                  */
3816                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3817                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3818                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3819                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3820                 }
3821
3822                 vm_object_hold(obj);
3823                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3824                         int bogusflag = 0;
3825                         int resid;
3826
3827                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3828                         if (resid > iosize)
3829                                 resid = iosize;
3830
3831                         /*
3832                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3833                          * the originals should still be wired, we don't have
3834                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3835                          * the VM object association.
3836                          */
3837                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3838                         if (m == bogus_page) {
3839                                 bogusflag = 1;
3840                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3841                                 if (m == NULL)
3842                                         panic("bpdone: page disappeared");
3843                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3844                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3845                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3846                         }
3847 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3848                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3849                                 kprintf("bpdone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3850                                         "mismatch\n",
3851                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3852                         }
3853 #endif
3854
3855                         /*
3856                          * In the write case, the valid and clean bits are
3857                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3858                          * only need to do this here in the read case.
3859                          */
3860                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
3861                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3862                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3863                         }
3864                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3865
3866                         /*
3867                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3868                          * methods, this is the most common error that pops
3869                          * up.  if you see this, you have not set the page
3870                          * busy flag correctly!!!
3871                          */
3872                         if (m->busy == 0) {
3873                                 kprintf("bpdone: page busy < 0, "
3874                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3875                                     "resid: %d, index: %d\n",
3876                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3877                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3878                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3879                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3880                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3881                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3882                                             (long long)bp->b_loffset,
3883                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3884                                 else
3885                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3886                                             (long long)bp->b_loffset,
3887                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3888                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, "
3889                                         "wired: %d\n",
3890                                         m->valid, m->dirty,
3891                                         m->wire_count);
3892                                 panic("bpdone: page busy < 0");
3893                         }
3894                         vm_page_io_finish(m);
3895                         vm_page_wakeup(m);
3896                         vm_object_pip_wakeup(obj);
3897                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3898                         iosize -= resid;
3899                 }
3900                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3901                 vm_object_drop(obj);
3902         }
3903
3904         /*
3905          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3906          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3907          * callbacks.
3908          */
3909         if (elseit) {
3910                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3911                         brelse(bp);
3912                 else
3913                         bqrelse(bp);
3914         }
3915 }
3916
3917 /*
3918  * Normal biodone.
3919  */
3920 void
3921 biodone(struct bio *bio)
3922 {
3923         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3924
3925         runningbufwakeup(bp);
3926
3927         /*
3928          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
3929          */
3930         while (bio) {
3931                 biodone_t *done_func;
3932                 struct bio_track *track;
3933
3934                 /*
3935                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
3936                  */
3937                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
3938                         bio_track_rel(track);
3939                         bio->bio_track = NULL;
3940                 }
3941
3942                 /*
3943                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
3944                  * will be responsible for any further chaining and/or
3945                  * buffer management.
3946                  *
3947                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
3948                  */
3949                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
3950                         bio->bio_done = NULL;
3951                         done_func(bio);
3952                         return;
3953                 }
3954                 bio = bio->bio_prev;
3955         }
3956
3957         /*
3958          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
3959          */
3960         bpdone(bp, 1);
3961 }
3962
3963 /*
3964  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
3965  *
3966  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
3967  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
3968  * for completion.
3969  */
3970 void
3971 biodone_sync(struct bio *bio)
3972 {
3973         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3974         int flags;
3975         int nflags;
3976
3977         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3978         bpdone(bp, 0);
3979
3980         for (;;) {
3981                 flags = bio->bio_flags;
3982                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
3983
3984                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3985                         if (flags & BIO_WANT)
3986                                 wakeup(bio);
3987                         break;
3988                 }
3989         }
3990 }
3991
3992 /*
3993  * vfs_unbusy_pages:
3994  *
3995  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
3996  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3997  *      consistant.
3998  */
3999 void
4000 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4001 {
4002         int i;
4003
4004         runningbufwakeup(bp);
4005
4006         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4007                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
4008                 vm_object_t obj;
4009
4010                 obj = vp->v_object;
4011                 vm_object_hold(obj);
4012
4013                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4014                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4015
4016                         /*
4017                          * When restoring bogus changes the original pages
4018                          * should still be wired, so we are in no danger of
4019                          * losing the object association and do not need
4020                          * critical section protection particularly.
4021                          */
4022                         if (m == bogus_page) {
4023                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
4024                                 if (!m) {
4025                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
4026                                 }
4027                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
4028                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4029                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4030                         }
4031                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
4032                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4033                         vm_page_io_finish(m);
4034                         vm_page_wakeup(m);
4035                         vm_object_pip_wakeup(obj);
4036                 }
4037                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
4038                 vm_object_drop(obj);
4039         }
4040 }
4041
4042 /*
4043  * vfs_busy_pages:
4044  *
4045  *      This routine is called before a device strategy routine.
4046  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4047  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
4048  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
4049  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
4050  *      inconsistant.
4051  *
4052  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4053  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4054  *      and should be ignored.
4055  */
4056 void
4057 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
4058 {
4059         int i, bogus;
4060         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
4061
4062         /*
4063          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
4064          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
4065          * I/O when B_CACHE is 0).
4066          */
4067         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4068         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4069
4070         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4071                 vm_object_t obj;
4072
4073                 obj = vp->v_object;
4074                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4075                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4076
4077                 /*
4078                  * Busy all the pages.  We have to busy them all at once
4079                  * to avoid deadlocks.
4080                  */
4081 retry:
4082                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4083                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4084
4085                         if (vm_page_busy_try(m, FALSE)) {
4086                                 vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage");
4087                                 while (--i >= 0)
4088                                         vm_page_wakeup(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4089                                 goto retry;
4090                         }
4091                 }
4092
4093                 /*
4094                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4095                  * the next loop may block.
4096                  */
4097                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4098                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4099
4100                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4101                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4102                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4103                                 vm_page_io_start(m);
4104                         }
4105                 }
4106
4107                 /*
4108                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4109                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4110                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4111                  *
4112                  * In particular note that for writes we must incorporate
4113                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4114                  * dirty range.
4115                  *
4116                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4117                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4118                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4119                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4120                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4121                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4122                  * since it was mapped at one point.
4123                  */
4124                 bogus = 0;
4125                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4126                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4127
4128                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4129                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4130                                 /*
4131                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4132                                  * a write we must zero-fill any invalid
4133                                  * portions of the backing VM pages, mark
4134                                  * it valid and clear related dirty bits.
4135                                  *
4136                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4137                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4138                                  * range (after we've made the page RO).
4139                                  *
4140                                  * It is also expected that the pmap modified
4141                                  * bit has already been cleared by the
4142                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4143                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4144                                  * was also memory mapped (NFS).
4145                                  *
4146                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4147                                  * backing store as it is now stale.
4148                                  */
4149                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4150                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4151                                 swap_pager_unswapped(m);
4152                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4153                                 /*
4154                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4155                                  * read we must replace any dirty pages with
4156                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4157                                  * when filling gaps.
4158                                  *
4159                                  * To avoid testing whether the page is
4160                                  * dirty we instead test that the page was
4161                                  * at some point mapped (m->valid fully
4162                                  * valid) with the understanding that
4163                                  * this also covers the dirty case.
4164                                  */
4165                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4166                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4167                                 bogus++;
4168                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4169                                 /*
4170                                  * This case should not occur as partial
4171                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4172                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4173                                  * if the buffer is B_CACHE.
4174                                  */
4175                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4176                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4177                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4178                                         (uintmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4179                                         i, m->valid, m->dirty);
4180                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4181                         } else {
4182                                 /*
4183                                  * The page is not valid and can be made
4184                                  * part of the read.
4185                                  */
4186                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4187                         }
4188                         vm_page_wakeup(m);
4189                 }
4190                 if (bogus) {
4191                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4192                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4193                 }
4194         }
4195
4196         /*
4197          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4198          * for now.
4199          */
4200         if (lp != NULL) {
4201                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4202                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4203                 else
4204                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4205         }
4206 }
4207
4208 /*
4209  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4210  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4211  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4212  *
4213  * NOTE: While we only really need to clean through to b_bcount, we
4214  *       just go ahead and clean through to b_bufsize.
4215  */
4216 static void
4217 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4218 {
4219         vm_page_t m;
4220         int i;
4221
4222         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4223                 return;
4224
4225         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4226                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4227
4228         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4229                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4230                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4231         }
4232 }
4233
4234 /*
4235  * vfs_clean_one_page:
4236  *
4237  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4238  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4239  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4240  *
4241  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4242  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4243  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4244  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4245  *      does not do it for us.
4246  *
4247  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4248  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4249  *      or before a write is initiated.
4250  */
4251 static void
4252 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4253 {
4254         int bcount;
4255         int xoff;
4256         int soff;
4257         int eoff;
4258
4259         /*
4260          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4261          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4262          */
4263         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4264         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4265
4266         if (pageno == 0) {
4267                 soff = xoff;
4268                 eoff = PAGE_SIZE;
4269         } else {
4270                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4271                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4272         }
4273         if (eoff > bcount)
4274                 eoff = bcount;
4275         if (soff >= eoff)
4276                 return;
4277
4278         /*
4279          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4280          *
4281          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4282          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4283          * caller has not taken into account the new dirty data.
4284          *
4285          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4286          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4287          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4288          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4289          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4290          * This also saves some console spam.
4291          *
4292          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4293          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4294          */
4295         vm_page_test_dirty(m);
4296         if (m->dirty) {
4297                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4298                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4299                         if (debug_commit)
4300                                 kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4301                                     "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4302                                     " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4303                                     "doff/end %d %d\n",
4304                                     bp, (uintmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4305                                     bp->b_flags, bp->b_cmd,
4306                                     m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4307                                     bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4308                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4309                         if (debug_commit)
4310                                 print_backtrace(-1);
4311                 }
4312                 /*
4313                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4314                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4315                  * of a page.
4316                  */
4317                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4318                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4319                         pmap_clear_modify(m);
4320                 }
4321                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4322                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4323                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4324                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4325         }
4326
4327         /*
4328          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4329          * Does not mess with the pmap modified bit.
4330          *
4331          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4332          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4333          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4334          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4335          *
4336          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4337          *           covers the same space as mapped writable pages the
4338          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4339          *           bits and still require a putpages from the VM system
4340          *           to finish it off.
4341          *
4342          * WARNING!  vm_page_set_validclean() currently assumes vm_token
4343          *           is held.  The page might not be busied (bdwrite() case).
4344          *           XXX remove this comment once we've validated that this
4345          *           is no longer an issue.
4346          */
4347         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4348 }
4349
4350 #if 0
4351 /*
4352  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4353  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4354  */
4355 static void
4356 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4357 {
4358         int bcount;
4359         int xoff;
4360         int soff;
4361         int eoff;
4362
4363         /*
4364          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4365          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4366          */
4367         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4368         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4369
4370         if (pageno == 0) {
4371                 soff = xoff;
4372                 eoff = PAGE_SIZE;
4373         } else {
4374                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4375                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4376         }
4377         if (eoff > bcount)
4378                 eoff = bcount;
4379         if (soff >= eoff)
4380                 return;
4381         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4382 }
4383 #endif
4384
4385 /*
4386  * vfs_bio_clrbuf:
4387  *
4388  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4389  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4390  *
4391  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4392  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4393  */
4394
4395 void
4396 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4397 {
4398         int i, mask = 0;
4399         caddr_t sa, ea;
4400         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4401                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4402                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4403                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4404                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4405                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4406                                 bp->b_resid = 0;
4407                                 return;
4408                         }
4409                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4410                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4411                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4412                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4413                                 bp->b_resid = 0;
4414                                 return;
4415                         }
4416                 }
4417                 sa = bp->b_data;
4418                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4419                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4420                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4421                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4422                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4423                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4424                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4425                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4426                                 continue;
4427                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4428                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4429                                         bzero(sa, ea - sa);
4430                                 }
4431                         } else {
4432                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4433                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4434                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4435                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4436                                 }
4437                         }
4438                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4439                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4440                 }
4441                 bp->b_resid = 0;
4442         } else {
4443                 clrbuf(bp);
4444         }
4445 }
4446
4447 /*
4448  * vm_hold_load_pages:
4449  *
4450  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4451  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4452  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4453  *      pages will be wired.
4454  *
4455  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4456  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4457  */
4458 void
4459 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4460 {
4461         vm_offset_t pg;
4462         vm_page_t p;
4463         int index;
4464
4465         to = round_page(to);
4466         from = round_page(from);
4467         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4468
4469         pg = from;
4470         while (pg < to) {
4471                 /*
4472                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4473                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4474                  * process we are.
4475                  */
4476                 vm_object_hold(&kernel_object);
4477                 p = bio_page_alloc(bp, &kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4478                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4479                 vm_object_drop(&kernel_object);
4480                 if (p) {
4481                         vm_page_wire(p);
4482                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4483                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4484                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4485                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4486                         vm_page_wakeup(p);
4487
4488                         pg += PAGE_SIZE;
4489                         ++index;
4490                 }
4491         }
4492         bp->b_xio.xio_npages = index;
4493 }
4494
4495 /*
4496  * Allocate a page for a buffer cache buffer.
4497  *
4498  * If NULL is returned the caller is expected to retry (typically check if
4499  * the page already exists on retry before trying to allocate one).
4500  *
4501  * NOTE! Low-memory handling is dealt with in b[q]relse(), not here.  This
4502  *       function will use the system reserve with the hope that the page
4503  *       allocations can be returned to PQ_CACHE/PQ_FREE when the caller
4504  *       is done with the buffer.
4505  *
4506  * NOTE! However, TMPFS is a special case because flushing a dirty buffer
4507  *       to TMPFS doesn't clean the page.  For TMPFS, only the pagedaemon
4508  *       is capable of retiring pages (to swap).  For TMPFS we don't dig
4509  *       into the system reserve because doing so could stall out pretty
4510  *       much every process running on the system.
4511  */
4512 static
4513 vm_page_t
4514 bio_page_alloc(struct buf *bp, vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4515 {
4516         int vmflags = VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NULL_OK;
4517         vm_page_t p;
4518
4519         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(obj));
4520
4521         /*
4522          * Try a normal allocation first.
4523          */
4524         p = vm_page_alloc(obj, pg, vmflags);
4525         if (p)
4526                 return(p);
4527         if (vm_page_lookup(obj, pg))
4528                 return(NULL);
4529         vm_pageout_deficit += deficit;
4530
4531         /*
4532          * Try again, digging into the system reserve.
4533          *
4534          * Trying to recover pages from the buffer cache here can deadlock
4535          * against other threads trying to busy underlying pages so we
4536          * depend on the code in brelse() and bqrelse() to free/cache the
4537          * underlying buffer cache pages when memory is low.
4538          */
4539         if (curthread->td_flags & TDF_SYSTHREAD)
4540                 vmflags |= VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT;
4541         else if (bp->b_vp && bp->b_vp->v_tag == VT_TMPFS)
4542                 vmflags |= 0;
4543         else
4544                 vmflags |= VM_ALLOC_SYSTEM;
4545
4546         /*recoverbufpages();*/
4547         p = vm_page_alloc(obj, pg, vmflags);
4548         if (p)
4549                 return(p);
4550         if (vm_page_lookup(obj, pg))
4551                 return(NULL);
4552
4553         /*
4554          * Wait for memory to free up and try again
4555          */
4556         if (vm_page_count_severe())
4557                 ++lowmempgallocs;
4558         vm_wait(hz / 20 + 1);
4559
4560         p = vm_page_alloc(obj, pg, vmflags);
4561         if (p)
4562                 return(p);
4563         if (vm_page_lookup(obj, pg))
4564                 return(NULL);
4565
4566         /*
4567          * Ok, now we are really in trouble.
4568          */
4569         {
4570                 static struct krate biokrate = { .freq = 1 };
4571                 krateprintf(&biokrate,
4572                             "Warning: bio_page_alloc: memory exhausted "
4573                             "during buffer cache page allocation from %s\n",
4574                             curthread->td_comm);
4575         }
4576         if (curthread->td_flags & TDF_SYSTHREAD)
4577                 vm_wait(hz / 20 + 1);
4578         else
4579                 vm_wait(hz / 2 + 1);
4580         return (NULL);
4581 }
4582
4583 /*
4584  * vm_hold_free_pages:
4585  *
4586  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4587  *
4588  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4589  *      be unmapped and un-wired.
4590  */
4591 void
4592 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4593 {
4594         vm_offset_t pg;
4595         vm_page_t p;
4596         int index, newnpages;
4597
4598         from = round_page(from);
4599         to = round_page(to);
4600         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4601         newnpages = index;
4602
4603         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4604                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4605                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4606                         if (p->busy) {
4607                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4608                                         "loffset: %lld\n",
4609                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4610                                         (long long)bp->b_loffset);
4611                         }
4612                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4613                         pmap_kremove(pg);
4614                         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "vmhldpg");
4615                         vm_page_unwire(p, 0);
4616                         vm_page_free(p);
4617                 }
4618         }
4619         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4620 }
4621
4622 /*
4623  * vmapbuf:
4624  *
4625  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4626  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4627  *      initialized.
4628  */
4629 int
4630 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4631 {
4632         caddr_t addr;
4633         vm_offset_t va;
4634         vm_page_t m;
4635         int vmprot;
4636         int error;
4637         int pidx;
4638         int i;
4639
4640         /* 
4641          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4642          */
4643         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4644         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4645         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4646
4647         if (bytes < 0)
4648                 return (-1);
4649
4650         /*
4651          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4652          */
4653         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4654         pidx = 0;
4655
4656         vmprot = VM_PROT_READ;
4657         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4658                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4659
4660         while (addr < udata + bytes) {
4661                 /*
4662                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4663                  * when reading stuff off device into memory.
4664                  *
4665                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4666                  */
4667                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4668                 va = trunc_page(va);
4669
4670                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4671                 if (m == NULL) {
4672                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4673                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4674                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4675                         }
4676                         return(-1);
4677                 }
4678                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4679                 addr += PAGE_SIZE;
4680                 ++pidx;
4681         }
4682
4683         /*
4684          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4685          * the mapped data buffer.
4686          */
4687         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4688                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4689         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4690
4691         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4692         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4693         bp->b_bcount = bytes;
4694         bp->b_bufsize = bytes;
4695         return(0);
4696 }
4697
4698 /*
4699  * vunmapbuf:
4700  *
4701  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4702  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4703  */
4704 void
4705 vunmapbuf(struct buf *bp)
4706 {
4707         int pidx;
4708         int npages;
4709
4710         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4711
4712         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4713         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4714         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4715                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4716                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4717         }
4718         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4719         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4720 }
4721
4722 /*
4723  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4724  */
4725 int
4726 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4727 {
4728         int count = 0;
4729         int error;
4730         long n;
4731
4732         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4733                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4734                         count = error;
4735                         break;
4736                 }
4737                 count += error;
4738         }
4739         return (count);
4740 }
4741
4742 /*
4743  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4744  * completion to the master buffer.
4745  */
4746 static void
4747 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4748 {
4749         struct bio *mbio;
4750         struct buf *mbp, *bp;
4751         struct devstat *stats;
4752         int error;
4753         int donebytes;
4754
4755         bp = bio->bio_buf;
4756         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4757         stats = bio->bio_caller_info2.ptr;
4758         mbp = mbio->bio_buf;
4759
4760         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4761         KKASSERT(mbp != bp);
4762
4763         error = bp->b_error;
4764         if (bp->b_error == 0 &&
4765             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4766                 /*
4767                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4768                  * propagate these conditions to mbp.
4769                  */
4770                 error = EIO;
4771         }
4772
4773         donebytes = bp->b_bufsize;
4774
4775         relpbuf(bp, NULL);
4776
4777         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error, stats);
4778 }
4779
4780 void
4781 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats)
4782 {
4783         struct buf *mbp;
4784
4785         mbp = mbio->bio_buf;    
4786
4787         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4788
4789         /*
4790          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4791          *
4792          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4793          * use an atomic op to adjust b_flags.
4794          */
4795         if (error) {
4796                 mbp->b_error = error;
4797                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4798         }
4799
4800         /*
4801          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4802          * I/O if this was the last bit.
4803          */
4804         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4805                 mbp->b_resid = 0;
4806                 if (stats)
4807                         devstat_end_transaction_buf(stats, mbp);
4808                 biodone(mbio);
4809         }
4810 }
4811
4812 /*
4813  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4814  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4815  * it.
4816  */
4817 void
4818 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4819 {
4820         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4821 }
4822
4823 /*
4824  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4825  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4826  * transition to 0.
4827  */
4828 void
4829 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4830 {
4831         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4832
4833         /*
4834          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4835          * I/O if this was the last bit.
4836          */
4837         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4838                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4839                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4840                 else
4841                         mbp->b_resid = 0;
4842                 biodone(mbio);
4843         }
4844 }
4845
4846 /*
4847  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4848  */
4849 void
4850 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4851 {
4852         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4853
4854         if (error) {
4855                 mbp->b_error = error;
4856                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4857         }
4858 }
4859
4860 /*
4861  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4862  *
4863  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4864  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4865  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4866  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4867  */
4868 void
4869 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size, struct devstat *stats)
4870 {
4871         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4872         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4873
4874         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4875
4876         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4877
4878         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4879         BUF_KERNPROC(bp);
4880         bp->b_vp = vp;
4881         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4882         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4883         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4884         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4885         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4886
4887         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4888         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4889         bp->b_bio1.bio_caller_info2.ptr = stats;
4890 }
4891
4892 #ifdef DDB
4893
4894 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4895 {
4896         /* get args */
4897         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4898
4899         if (!have_addr) {
4900                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4901                 return;
4902         }
4903
4904         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4905         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
4906         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
4907                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
4908                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
4909                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4910                   bp->b_data,
4911                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4912                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
4913                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
4914         if (bp->b_xio.xio_npages) {
4915                 int i;
4916                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
4917                         bp->b_xio.xio_npages);
4918                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4919                         vm_page_t m;
4920                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4921                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4922                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4923                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
4924                                 db_printf(",");
4925                 }
4926                 db_printf("\n");
4927         }
4928 }
4929 #endif /* DDB */