Peter Edwards brought up an interesting NFS bug which we both originally
[dragonfly.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice immediately at the beginning of the file, without modification,
10  *    this list of conditions, and the following disclaimer.
11  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
12  *              John S. Dyson.
13  *
14  * $FreeBSD: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.242.2.20 2003/05/28 18:38:10 alc Exp $
15  * $DragonFly: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.23 2004/05/08 04:11:46 dillon Exp $
16  */
17
18 /*
19  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
20  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
21  * sure that the performance degradation associated with schemes such
22  * as this is not realized.
23  *
24  * Author:  John S. Dyson
25  * Significant help during the development and debugging phases
26  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
27  *
28  * see man buf(9) for more info.
29  */
30
31 #include <sys/param.h>
32 #include <sys/systm.h>
33 #include <sys/buf.h>
34 #include <sys/conf.h>
35 #include <sys/eventhandler.h>
36 #include <sys/lock.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/mount.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/kthread.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/reboot.h>
43 #include <sys/resourcevar.h>
44 #include <sys/sysctl.h>
45 #include <sys/vmmeter.h>
46 #include <sys/vnode.h>
47 #include <sys/proc.h>
48 #include <vm/vm.h>
49 #include <vm/vm_param.h>
50 #include <vm/vm_kern.h>
51 #include <vm/vm_pageout.h>
52 #include <vm/vm_page.h>
53 #include <vm/vm_object.h>
54 #include <vm/vm_extern.h>
55 #include <vm/vm_map.h>
56 #include <sys/buf2.h>
57 #include <vm/vm_page2.h>
58
59 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
60
61 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
62
63 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
64 struct swqueue bswlist;
65
66 static void vm_hold_free_pages(struct buf * bp, vm_offset_t from,
67                 vm_offset_t to);
68 static void vm_hold_load_pages(struct buf * bp, vm_offset_t from,
69                 vm_offset_t to);
70 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
71                                int pageno, vm_page_t m);
72 static void vfs_clean_pages(struct buf * bp);
73 static void vfs_setdirty(struct buf *bp);
74 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
75 static void vfs_backgroundwritedone(struct buf *bp);
76 static int flushbufqueues(void);
77
78 static int bd_request;
79
80 static void buf_daemon (void);
81 /*
82  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
83  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
84  * really that bad.  it would be better to split the buffer
85  * for input in the case of buffers partially already in memory,
86  * but the code is intricate enough already.
87  */
88 vm_page_t bogus_page;
89 int vmiodirenable = TRUE;
90 int runningbufspace;
91 struct lwkt_token buftimetoken;  /* Interlock on setting prio and timo */
92
93 static vm_offset_t bogus_offset;
94
95 static int bufspace, maxbufspace,
96         bufmallocspace, maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
97 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
98 static int needsbuffer;
99 static int lorunningspace, hirunningspace, runningbufreq;
100 static int numdirtybuffers, lodirtybuffers, hidirtybuffers;
101 static int numfreebuffers, lofreebuffers, hifreebuffers;
102 static int getnewbufcalls;
103 static int getnewbufrestarts;
104
105 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD,
106         &numdirtybuffers, 0, "");
107 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW,
108         &lodirtybuffers, 0, "");
109 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW,
110         &hidirtybuffers, 0, "");
111 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD,
112         &numfreebuffers, 0, "");
113 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW,
114         &lofreebuffers, 0, "");
115 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW,
116         &hifreebuffers, 0, "");
117 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD,
118         &runningbufspace, 0, "");
119 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW,
120         &lorunningspace, 0, "");
121 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW,
122         &hirunningspace, 0, "");
123 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD,
124         &maxbufspace, 0, "");
125 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD,
126         &hibufspace, 0, "");
127 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD,
128         &lobufspace, 0, "");
129 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD,
130         &bufspace, 0, "");
131 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW,
132         &maxbufmallocspace, 0, "");
133 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD,
134         &bufmallocspace, 0, "");
135 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW,
136         &getnewbufcalls, 0, "");
137 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW,
138         &getnewbufrestarts, 0, "");
139 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW,
140         &vmiodirenable, 0, "");
141 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW,
142         &bufdefragcnt, 0, "");
143 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW,
144         &buffreekvacnt, 0, "");
145 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW,
146         &bufreusecnt, 0, "");
147
148 /*
149  * Disable background writes for now.  There appear to be races in the 
150  * flags tests and locking operations as well as races in the completion
151  * code modifying the original bp (origbp) without holding a lock, assuming
152  * splbio protection when there might not be splbio protection.
153  */
154 static int dobkgrdwrite = 0;
155 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, dobkgrdwrite, CTLFLAG_RW, &dobkgrdwrite, 0,
156         "Do background writes (honoring the BV_BKGRDWRITE flag)?");
157
158 static int bufhashmask;
159 static int bufhashshift;
160 static LIST_HEAD(bufhashhdr, buf) *bufhashtbl, invalhash;
161 struct bqueues bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
162 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
163
164 extern int vm_swap_size;
165
166 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
167 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
168 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
169 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
170
171 /*
172  * Buffer hash table code.  Note that the logical block scans linearly, which
173  * gives us some L1 cache locality.
174  */
175
176 static __inline 
177 struct bufhashhdr *
178 bufhash(struct vnode *vnp, daddr_t bn)
179 {
180         u_int64_t hashkey64;
181         int hashkey; 
182         
183         /*
184          * A variation on the Fibonacci hash that Knuth credits to
185          * R. W. Floyd, see Knuth's _Art of Computer Programming,
186          * Volume 3 / Sorting and Searching_
187          *
188          * We reduce the argument to 32 bits before doing the hash to
189          * avoid the need for a slow 64x64 multiply on 32 bit platforms.
190          *
191          * sizeof(struct vnode) is 168 on i386, so toss some of the lower
192          * bits of the vnode address to reduce the key range, which
193          * improves the distribution of keys across buckets.
194          *
195          * The file system cylinder group blocks are very heavily
196          * used.  They are located at invervals of fbg, which is
197          * on the order of 89 to 94 * 2^10, depending on other
198          * filesystem parameters, for a 16k block size.  Smaller block
199          * sizes will reduce fpg approximately proportionally.  This
200          * will cause the cylinder group index to be hashed using the
201          * lower bits of the hash multiplier, which will not distribute
202          * the keys as uniformly in a classic Fibonacci hash where a
203          * relatively small number of the upper bits of the result
204          * are used.  Using 2^16 as a close-enough approximation to
205          * fpg, split the hash multiplier in half, with the upper 16
206          * bits being the inverse of the golden ratio, and the lower
207          * 16 bits being a fraction between 1/3 and 3/7 (closer to
208          * 3/7 in this case), that gives good experimental results.
209          */
210         hashkey64 = ((u_int64_t)(uintptr_t)vnp >> 3) + (u_int64_t)bn;
211         hashkey = (((u_int32_t)(hashkey64 + (hashkey64 >> 32)) * 0x9E376DB1u) >>
212             bufhashshift) & bufhashmask;
213         return(&bufhashtbl[hashkey]);
214 }
215
216 /*
217  *      numdirtywakeup:
218  *
219  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
220  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
221  */
222
223 static __inline void
224 numdirtywakeup(int level)
225 {
226         if (numdirtybuffers <= level) {
227                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
228                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
229                         wakeup(&needsbuffer);
230                 }
231         }
232 }
233
234 /*
235  *      bufspacewakeup:
236  *
237  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
238  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
239  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
240  *      bp's get placed back in the queues.
241  */
242
243 static __inline void
244 bufspacewakeup(void)
245 {
246         /*
247          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
248          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
249          * process will be able to now.
250          */
251         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
252                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
253                 wakeup(&needsbuffer);
254         }
255 }
256
257 /*
258  * runningbufwakeup() - in-progress I/O accounting.
259  *
260  */
261 static __inline void
262 runningbufwakeup(struct buf *bp)
263 {
264         if (bp->b_runningbufspace) {
265                 runningbufspace -= bp->b_runningbufspace;
266                 bp->b_runningbufspace = 0;
267                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
268                         runningbufreq = 0;
269                         wakeup(&runningbufreq);
270                 }
271         }
272 }
273
274 /*
275  *      bufcountwakeup:
276  *
277  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
278  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
279  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
280  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
281  */
282
283 static __inline void
284 bufcountwakeup(void) 
285 {
286         ++numfreebuffers;
287         if (needsbuffer) {
288                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
289                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
290                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
291                 wakeup(&needsbuffer);
292         }
293 }
294
295 /*
296  *      waitrunningbufspace()
297  *
298  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
299  *      running.  This routine is used in async-write situations to
300  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
301  *      Only asynchronous writes are governed by this function.  
302  *
303  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
304  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
305  *
306  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits
307  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
308  *      caller's write has reached the device.
309  */
310 static __inline void
311 waitrunningbufspace(void)
312 {
313         while (runningbufspace > hirunningspace) {
314                 int s;
315
316                 s = splbio();   /* fix race against interrupt/biodone() */
317                 ++runningbufreq;
318                 tsleep(&runningbufreq, 0, "wdrain", 0);
319                 splx(s);
320         }
321 }
322
323 /*
324  *      vfs_buf_test_cache:
325  *
326  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
327  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
328  *      valid data.
329  */
330 static __inline__
331 void
332 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
333                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
334                   vm_page_t m)
335 {
336         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
337                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
338                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
339                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
340         }
341 }
342
343 static __inline__
344 void
345 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
346 {
347         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
348                 bd_request = 1;
349                 wakeup(&bd_request);
350         }
351 }
352
353 /*
354  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
355  */
356
357 static __inline__
358 void
359 bd_speedup(void)
360 {
361         bd_wakeup(1);
362 }
363
364 /*
365  * Initialize buffer headers and related structures. 
366  */
367
368 caddr_t
369 bufhashinit(caddr_t vaddr)
370 {
371         /* first, make a null hash table */
372         bufhashshift = 29;
373         for (bufhashmask = 8; bufhashmask < nbuf / 4; bufhashmask <<= 1)
374                 bufhashshift--;
375         bufhashtbl = (void *)vaddr;
376         vaddr = vaddr + sizeof(*bufhashtbl) * bufhashmask;
377         --bufhashmask;
378         return(vaddr);
379 }
380
381 void
382 bufinit(void)
383 {
384         struct buf *bp;
385         int i;
386
387         TAILQ_INIT(&bswlist);
388         LIST_INIT(&invalhash);
389         lwkt_token_init(&buftimetoken);
390
391         for (i = 0; i <= bufhashmask; i++)
392                 LIST_INIT(&bufhashtbl[i]);
393
394         /* next, make a null set of free lists */
395         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
396                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
397
398         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
399         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
400                 bp = &buf[i];
401                 bzero(bp, sizeof *bp);
402                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
403                 bp->b_dev = NODEV;
404                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
405                 bp->b_xflags = 0;
406                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
407                 BUF_LOCKINIT(bp);
408                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
409                 LIST_INSERT_HEAD(&invalhash, bp, b_hash);
410         }
411
412         /*
413          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
414          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
415          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
416          * used by most other processes.  The differential is required to 
417          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
418          * be blocked waiting for buffer space.
419          *
420          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
421          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
422          * by the system.
423          */
424         maxbufspace = nbuf * BKVASIZE;
425         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
426         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
427
428         lorunningspace = 512 * 1024;
429         hirunningspace = 1024 * 1024;
430
431 /*
432  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
433  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
434  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
435  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
436  * (small) directories.
437  */
438         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
439
440 /*
441  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
442  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
443  */
444         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
445         numdirtybuffers = 0;
446 /*
447  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
448  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
449  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
450  * BKVASIZE'd (8K) buffers.
451  */
452         while (hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
453                 hidirtybuffers >>= 1;
454         }
455         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
456
457 /*
458  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
459  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
460  * emergency reserve.
461  */
462         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
463         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
464         numfreebuffers = nbuf;
465
466 /*
467  * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
468  * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
469  * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
470  * from buf_daemon.
471  */
472
473         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
474         bogus_page = vm_page_alloc(kernel_object,
475                         ((bogus_offset - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT),
476                         VM_ALLOC_NORMAL);
477         vmstats.v_wire_count++;
478
479 }
480
481 /*
482  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
483  *
484  *      Must be called at splbio() or higher as this is the only locking for
485  *      buffer_map.
486  *
487  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
488  */
489 static void
490 bfreekva(struct buf * bp)
491 {
492         int count;
493
494         if (bp->b_kvasize) {
495                 ++buffreekvacnt;
496                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
497                 vm_map_lock(buffer_map);
498                 bufspace -= bp->b_kvasize;
499                 vm_map_delete(buffer_map,
500                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
501                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
502                     &count
503                 );
504                 vm_map_unlock(buffer_map);
505                 vm_map_entry_release(count);
506                 bp->b_kvasize = 0;
507                 bufspacewakeup();
508         }
509 }
510
511 /*
512  *      bremfree:
513  *
514  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
515  */
516 void
517 bremfree(struct buf * bp)
518 {
519         int s = splbio();
520         int old_qindex = bp->b_qindex;
521
522         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE) {
523                 KASSERT(BUF_REFCNT(bp) == 1, ("bremfree: bp %p not locked",bp));
524                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
525                 bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
526         } else {
527                 if (BUF_REFCNT(bp) <= 1)
528                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
529         }
530
531         /*
532          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
533          * delayed-write, and it was on the EMPTY, LRU, or AGE queues,
534          * the buffer was free and we must decrement numfreebuffers.
535          */
536         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
537                 switch(old_qindex) {
538                 case QUEUE_DIRTY:
539                 case QUEUE_CLEAN:
540                 case QUEUE_EMPTY:
541                 case QUEUE_EMPTYKVA:
542                         --numfreebuffers;
543                         break;
544                 default:
545                         break;
546                 }
547         }
548         splx(s);
549 }
550
551
552 /*
553  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
554  * must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
555  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
556  * getblk() ).
557  */
558 int
559 bread(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, struct buf ** bpp)
560 {
561         struct buf *bp;
562
563         bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0);
564         *bpp = bp;
565
566         /* if not found in cache, do some I/O */
567         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
568                 KASSERT(!(bp->b_flags & B_ASYNC), ("bread: illegal async bp %p", bp));
569                 bp->b_flags |= B_READ;
570                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_INVAL);
571                 vfs_busy_pages(bp, 0);
572                 VOP_STRATEGY(vp, bp);
573                 return (biowait(bp));
574         }
575         return (0);
576 }
577
578 /*
579  * Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
580  * read-ahead blocks.  We must clear B_ERROR and B_INVAL prior
581  * to initiating I/O . If B_CACHE is set, the buffer is valid 
582  * and we do not have to do anything.
583  */
584 int
585 breadn(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t * rablkno,
586         int *rabsize, int cnt, struct buf ** bpp)
587 {
588         struct buf *bp, *rabp;
589         int i;
590         int rv = 0, readwait = 0;
591
592         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0);
593
594         /* if not found in cache, do some I/O */
595         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
596                 bp->b_flags |= B_READ;
597                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_INVAL);
598                 vfs_busy_pages(bp, 0);
599                 VOP_STRATEGY(vp, bp);
600                 ++readwait;
601         }
602
603         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
604                 if (inmem(vp, *rablkno))
605                         continue;
606                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0);
607
608                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
609                         rabp->b_flags |= B_READ | B_ASYNC;
610                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_INVAL);
611                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
612                         BUF_KERNPROC(rabp);
613                         VOP_STRATEGY(vp, rabp);
614                 } else {
615                         brelse(rabp);
616                 }
617         }
618
619         if (readwait) {
620                 rv = biowait(bp);
621         }
622         return (rv);
623 }
624
625 /*
626  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
627  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
628  * is invalid.
629  *
630  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
631  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
632  * now so we set it generally.  This could be set either here 
633  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
634  * here.
635  */
636 int
637 bwrite(struct buf * bp)
638 {
639         int oldflags, s;
640         struct buf *newbp;
641
642         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
643                 brelse(bp);
644                 return (0);
645         }
646
647         oldflags = bp->b_flags;
648
649         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
650                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
651         s = splbio();
652         /*
653          * If a background write is already in progress, delay
654          * writing this block if it is asynchronous. Otherwise
655          * wait for the background write to complete.
656          */
657         if (bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG) {
658                 if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
659                         splx(s);
660                         bdwrite(bp);
661                         return (0);
662                 }
663                 bp->b_xflags |= BX_BKGRDWAIT;
664                 tsleep(&bp->b_xflags, 0, "biord", 0);
665                 if (bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG)
666                         panic("bwrite: still writing");
667         }
668
669         /* Mark the buffer clean */
670         bundirty(bp);
671
672         /*
673          * If this buffer is marked for background writing and we
674          * do not have to wait for it, make a copy and write the
675          * copy so as to leave this buffer ready for further use.
676          *
677          * This optimization eats a lot of memory.  If we have a page
678          * or buffer shortfull we can't do it.
679          */
680         if (dobkgrdwrite &&
681             (bp->b_xflags & BX_BKGRDWRITE) &&
682             (bp->b_flags & B_ASYNC) &&
683             !vm_page_count_severe() &&
684             !buf_dirty_count_severe()) {
685                 if (bp->b_flags & B_CALL)
686                         panic("bwrite: need chained iodone");
687
688                 /* get a new block */
689                 newbp = geteblk(bp->b_bufsize);
690
691                 /* set it to be identical to the old block */
692                 memcpy(newbp->b_data, bp->b_data, bp->b_bufsize);
693                 bgetvp(bp->b_vp, newbp);
694                 newbp->b_lblkno = bp->b_lblkno;
695                 newbp->b_blkno = bp->b_blkno;
696                 newbp->b_offset = bp->b_offset;
697                 newbp->b_iodone = vfs_backgroundwritedone;
698                 newbp->b_flags |= B_ASYNC | B_CALL;
699                 newbp->b_flags &= ~B_INVAL;
700
701                 /* move over the dependencies */
702                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_movedeps)
703                         (*bioops.io_movedeps)(bp, newbp);
704
705                 /*
706                  * Initiate write on the copy, release the original to
707                  * the B_LOCKED queue so that it cannot go away until
708                  * the background write completes. If not locked it could go
709                  * away and then be reconstituted while it was being written.
710                  * If the reconstituted buffer were written, we could end up
711                  * with two background copies being written at the same time.
712                  */
713                 bp->b_xflags |= BX_BKGRDINPROG;
714                 bp->b_flags |= B_LOCKED;
715                 bqrelse(bp);
716                 bp = newbp;
717         }
718
719         bp->b_flags &= ~(B_READ | B_DONE | B_ERROR);
720         bp->b_flags |= B_WRITEINPROG | B_CACHE;
721
722         bp->b_vp->v_numoutput++;
723         vfs_busy_pages(bp, 1);
724
725         /*
726          * Normal bwrites pipeline writes
727          */
728         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
729         runningbufspace += bp->b_runningbufspace;
730
731         splx(s);
732         if (oldflags & B_ASYNC)
733                 BUF_KERNPROC(bp);
734         VOP_STRATEGY(bp->b_vp, bp);
735
736         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
737                 int rtval = biowait(bp);
738                 brelse(bp);
739                 return (rtval);
740         } else if ((oldflags & B_NOWDRAIN) == 0) {
741                 /*
742                  * don't allow the async write to saturate the I/O
743                  * system.  Deadlocks can occur only if a device strategy
744                  * routine (like in VN) turns around and issues another
745                  * high-level write, in which case B_NOWDRAIN is expected
746                  * to be set.   Otherwise we will not deadlock here because
747                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
748                  * to complete.
749                  */
750                 waitrunningbufspace();
751         }
752
753         return (0);
754 }
755
756 /*
757  * Complete a background write started from bwrite.
758  */
759 static void
760 vfs_backgroundwritedone(bp)
761         struct buf *bp;
762 {
763         struct buf *origbp;
764
765         /*
766          * Find the original buffer that we are writing.
767          */
768         if ((origbp = gbincore(bp->b_vp, bp->b_lblkno)) == NULL)
769                 panic("backgroundwritedone: lost buffer");
770         /*
771          * Process dependencies then return any unfinished ones.
772          */
773         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_complete)
774                 (*bioops.io_complete)(bp);
775         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_movedeps)
776                 (*bioops.io_movedeps)(bp, origbp);
777         /*
778          * Clear the BX_BKGRDINPROG flag in the original buffer
779          * and awaken it if it is waiting for the write to complete.
780          * If BX_BKGRDINPROG is not set in the original buffer it must
781          * have been released and re-instantiated - which is not legal.
782          */
783         KASSERT((origbp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG), ("backgroundwritedone: lost buffer2"));
784         origbp->b_xflags &= ~BX_BKGRDINPROG;
785         if (origbp->b_xflags & BX_BKGRDWAIT) {
786                 origbp->b_xflags &= ~BX_BKGRDWAIT;
787                 wakeup(&origbp->b_xflags);
788         }
789         /*
790          * Clear the B_LOCKED flag and remove it from the locked
791          * queue if it currently resides there.
792          */
793         origbp->b_flags &= ~B_LOCKED;
794         if (BUF_LOCK(origbp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) == 0) {
795                 bremfree(origbp);
796                 bqrelse(origbp);
797         }
798         /*
799          * This buffer is marked B_NOCACHE, so when it is released
800          * by biodone, it will be tossed. We mark it with B_READ
801          * to avoid biodone doing a second vwakeup.
802          */
803         bp->b_flags |= B_NOCACHE | B_READ;
804         bp->b_flags &= ~(B_CACHE | B_CALL | B_DONE);
805         bp->b_iodone = 0;
806         biodone(bp);
807 }
808
809 /*
810  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
811  * anything if the buffer is marked invalid.
812  *
813  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
814  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
815  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
816  * out synchronously.
817  */
818 void
819 bdwrite(struct buf * bp)
820 {
821         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
822                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
823
824         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
825                 brelse(bp);
826                 return;
827         }
828         bdirty(bp);
829
830         /*
831          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
832          * true even of NFS now.
833          */
834         bp->b_flags |= B_CACHE;
835
836         /*
837          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
838          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
839          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
840          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
841          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
842          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
843          * the bmap then...  So, this is important to do.
844          */
845         if (bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
846                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
847         }
848
849         /*
850          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty pages.
851          */
852         vfs_setdirty(bp);
853
854         /*
855          * We need to do this here to satisfy the vnode_pager and the
856          * pageout daemon, so that it thinks that the pages have been
857          * "cleaned".  Note that since the pages are in a delayed write
858          * buffer -- the VFS layer "will" see that the pages get written
859          * out on the next sync, or perhaps the cluster will be completed.
860          */
861         vfs_clean_pages(bp);
862         bqrelse(bp);
863
864         /*
865          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
866          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
867          * point).
868          */
869         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
870
871         /*
872          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
873          * due to the softdep code.
874          */
875 }
876
877 /*
878  *      bdirty:
879  *
880  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear B_READ and
881  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
882  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
883  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
884  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
885  *
886  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
887  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
888  *      should only be called if the buffer is known-good.
889  *
890  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
891  *      count.
892  *
893  *      Must be called at splbio().
894  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
895  */
896 void
897 bdirty(bp)
898         struct buf *bp;
899 {
900         KASSERT(bp->b_qindex == QUEUE_NONE, ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
901         bp->b_flags &= ~(B_READ|B_RELBUF);
902
903         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
904                 bp->b_flags |= B_DONE | B_DELWRI;
905                 reassignbuf(bp, bp->b_vp);
906                 ++numdirtybuffers;
907                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
908         }
909 }
910
911 /*
912  *      bundirty:
913  *
914  *      Clear B_DELWRI for buffer.
915  *
916  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
917  *      count.
918  *      
919  *      Must be called at splbio().
920  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
921  */
922
923 void
924 bundirty(bp)
925         struct buf *bp;
926 {
927         KASSERT(bp->b_qindex == QUEUE_NONE, ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
928
929         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
930                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
931                 reassignbuf(bp, bp->b_vp);
932                 --numdirtybuffers;
933                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
934         }
935         /*
936          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
937          */
938         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
939 }
940
941 /*
942  *      bawrite:
943  *
944  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
945  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
946  *
947  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
948  *      B_INVAL buffers.  Not us.
949  */
950 void
951 bawrite(struct buf * bp)
952 {
953         bp->b_flags |= B_ASYNC;
954         (void) VOP_BWRITE(bp->b_vp, bp);
955 }
956
957 /*
958  *      bowrite:
959  *
960  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the 
961  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is 
962  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
963  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
964  */
965 int
966 bowrite(struct buf * bp)
967 {
968         bp->b_flags |= B_ORDERED | B_ASYNC;
969         return (VOP_BWRITE(bp->b_vp, bp));
970 }
971
972 /*
973  *      bwillwrite:
974  *
975  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
976  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
977  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
978  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
979  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
980  */
981
982 void
983 bwillwrite(void)
984 {
985         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
986                 int s;
987
988                 s = splbio();
989                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
990                         bd_wakeup(1);
991                         needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
992                         tsleep(&needsbuffer, 0, "flswai", 0);
993                 }
994                 splx(s);
995         }
996 }
997
998 /*
999  * Return true if we have too many dirty buffers.
1000  */
1001 int
1002 buf_dirty_count_severe(void)
1003 {
1004         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1005 }
1006
1007 /*
1008  *      brelse:
1009  *
1010  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1011  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1012  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1013  */
1014 void
1015 brelse(struct buf * bp)
1016 {
1017         int s;
1018
1019         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1020
1021         s = splbio();
1022
1023         if (bp->b_flags & B_LOCKED)
1024                 bp->b_flags &= ~B_ERROR;
1025
1026         if ((bp->b_flags & (B_READ | B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
1027                 /*
1028                  * Failed write, redirty.  Must clear B_ERROR to prevent
1029                  * pages from being scrapped.  If B_INVAL is set then
1030                  * this case is not run and the next case is run to 
1031                  * destroy the buffer.  B_INVAL can occur if the buffer
1032                  * is outside the range supported by the underlying device.
1033                  */
1034                 bp->b_flags &= ~B_ERROR;
1035                 bdirty(bp);
1036         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR | B_FREEBUF)) ||
1037             (bp->b_bufsize <= 0)) {
1038                 /*
1039                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1040                  * cache the buffer.
1041                  */
1042                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1043                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_deallocate)
1044                         (*bioops.io_deallocate)(bp);
1045                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1046                         --numdirtybuffers;
1047                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1048                 }
1049                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE | B_FREEBUF);
1050                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1051                         if (bp->b_bufsize)
1052                                 allocbuf(bp, 0);
1053                         if (bp->b_vp)
1054                                 brelvp(bp);
1055                 }
1056         }
1057
1058         /*
1059          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1060          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1061          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1062          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1063          * 
1064          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1065          * if B_DELWRI is set.
1066          *
1067          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1068          * on pages to return pages to the VM page queues.
1069          */
1070         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1071                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1072         else if (vm_page_count_severe() && !(bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG))
1073                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1074
1075         /*
1076          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1077          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1078          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1079          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1080          *
1081          * If B_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1082          * invalidated.  B_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1083          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1084          *
1085          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1086          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1087          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1088          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1089          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1090          * background write.
1091          */
1092         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1093             && !(bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1094                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1095                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1096             ) {
1097
1098                 int i, j, resid;
1099                 vm_page_t m;
1100                 off_t foff;
1101                 vm_pindex_t poff;
1102                 vm_object_t obj;
1103                 struct vnode *vp;
1104
1105                 vp = bp->b_vp;
1106
1107                 /*
1108                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1109                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1110                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1111                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1112                  *
1113                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1114                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1115                  * m->dirty, etc...). 
1116                  *
1117                  * See man buf(9) for more information
1118                  */
1119
1120                 resid = bp->b_bufsize;
1121                 foff = bp->b_offset;
1122
1123                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1124                         m = bp->b_pages[i];
1125                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1126                         /*
1127                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1128                          * now.
1129                          */
1130                         if (m == bogus_page) {
1131                                 VOP_GETVOBJECT(vp, &obj);
1132                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1133
1134                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1135                                         vm_page_t mtmp;
1136
1137                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1138                                         if (mtmp == bogus_page) {
1139                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1140                                                 if (!mtmp) {
1141                                                         panic("brelse: page missing\n");
1142                                                 }
1143                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1144                                         }
1145                                 }
1146
1147                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1148                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_pages, bp->b_npages);
1149                                 }
1150                                 m = bp->b_pages[i];
1151                         }
1152
1153                         /*
1154                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1155                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1156                          * we impose a requirement that the block size be
1157                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1158                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1159                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1160                          * especially when tracking piecemeal writes and
1161                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1162                          * in only partial page validation and invalidation
1163                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1164                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1165                          * here we would end up with weird m->valid values
1166                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1167                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1168                          * instead of just some of them.
1169                          *
1170                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1171                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1172                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1173                          * granular mess that exists to support odd block 
1174                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1175                          * A complete rewrite is required.
1176                          */
1177                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1178                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1179                                 int presid;
1180
1181                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1182                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1183                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1184                                         ; /* entire page */
1185                                 } else if (presid > resid) {
1186                                         presid = resid;
1187                                 }
1188                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1189                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1190                         }
1191                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1192                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1193                 }
1194
1195                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1196                         vfs_vmio_release(bp);
1197
1198         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1199
1200                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1201                         vfs_vmio_release(bp);
1202
1203         }
1204                         
1205         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1206                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1207         if (BUF_REFCNT(bp) > 1) {
1208                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1209                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1210                 panic("brelse: multiple refs");
1211                 /* do not release to free list */
1212                 BUF_UNLOCK(bp);
1213                 splx(s);
1214                 return;
1215         }
1216
1217         /* enqueue */
1218
1219         /* buffers with no memory */
1220         if (bp->b_bufsize == 0) {
1221                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1222                 bp->b_xflags &= ~BX_BKGRDWRITE;
1223                 if (bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG)
1224                         panic("losing buffer 1");
1225                 if (bp->b_kvasize) {
1226                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1227                 } else {
1228                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1229                 }
1230                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1231                 LIST_REMOVE(bp, b_hash);
1232                 LIST_INSERT_HEAD(&invalhash, bp, b_hash);
1233                 bp->b_dev = NODEV;
1234         /* buffers with junk contents */
1235         } else if (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1236                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1237                 bp->b_xflags &= ~BX_BKGRDWRITE;
1238                 if (bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG)
1239                         panic("losing buffer 2");
1240                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1241                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1242                 LIST_REMOVE(bp, b_hash);
1243                 LIST_INSERT_HEAD(&invalhash, bp, b_hash);
1244                 bp->b_dev = NODEV;
1245
1246         /* buffers that are locked */
1247         } else if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1248                 bp->b_qindex = QUEUE_LOCKED;
1249                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1250
1251         /* remaining buffers */
1252         } else {
1253                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_AGE)) {
1254                 case B_DELWRI | B_AGE:
1255                     bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1256                     TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1257                     break;
1258                 case B_DELWRI:
1259                     bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1260                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1261                     break;
1262                 case B_AGE:
1263                     bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1264                     TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1265                     break;
1266                 default:
1267                     bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1268                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1269                     break;
1270                 }
1271         }
1272
1273         /*
1274          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1275          * on the correct queue.
1276          */
1277         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1278                 bundirty(bp);
1279
1280         /*
1281          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1282          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1283          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1284          * if B_INVAL is set ).
1285          */
1286
1287         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1288                 bufcountwakeup();
1289
1290         /*
1291          * Something we can maybe free or reuse
1292          */
1293         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1294                 bufspacewakeup();
1295
1296         /* unlock */
1297         BUF_UNLOCK(bp);
1298         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF |
1299                         B_DIRECT | B_NOWDRAIN);
1300         splx(s);
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1305  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1306  *
1307  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1308  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1309  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1310  * again soon.
1311  *
1312  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1313  */
1314 void
1315 bqrelse(struct buf * bp)
1316 {
1317         int s;
1318
1319         s = splbio();
1320
1321         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1322
1323         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1324                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1325         if (BUF_REFCNT(bp) > 1) {
1326                 /* do not release to free list */
1327                 panic("bqrelse: multiple refs");
1328                 BUF_UNLOCK(bp);
1329                 splx(s);
1330                 return;
1331         }
1332         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1333                 bp->b_flags &= ~B_ERROR;
1334                 bp->b_qindex = QUEUE_LOCKED;
1335                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1336                 /* buffers with stale but valid contents */
1337         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1338                 bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1339                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1340         } else if (vm_page_count_severe()) {
1341                 /*
1342                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1343                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1344                  * backing store) *now*.
1345                  */
1346                 splx(s);
1347                 brelse(bp);
1348                 return;
1349         } else {
1350                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1351                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1352         }
1353
1354         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1355             ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))) {
1356                 bufcountwakeup();
1357         }
1358
1359         /*
1360          * Something we can maybe free or reuse.
1361          */
1362         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1363                 bufspacewakeup();
1364
1365         /* unlock */
1366         BUF_UNLOCK(bp);
1367         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1368         splx(s);
1369 }
1370
1371 static void
1372 vfs_vmio_release(bp)
1373         struct buf *bp;
1374 {
1375         int i, s;
1376         vm_page_t m;
1377
1378         s = splvm();
1379         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1380                 m = bp->b_pages[i];
1381                 bp->b_pages[i] = NULL;
1382                 /*
1383                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1384                  * everything on the inactive queue.
1385                  */
1386                 vm_page_unwire(m, 0);
1387                 /*
1388                  * We don't mess with busy pages, it is
1389                  * the responsibility of the process that
1390                  * busied the pages to deal with them.
1391                  */
1392                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (m->busy != 0))
1393                         continue;
1394                         
1395                 if (m->wire_count == 0) {
1396                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1397                         /*
1398                          * Might as well free the page if we can and it has
1399                          * no valid data.  We also free the page if the
1400                          * buffer was used for direct I/O.
1401                          */
1402                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid && m->hold_count == 0) {
1403                                 vm_page_busy(m);
1404                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1405                                 vm_page_free(m);
1406                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1407                                 vm_page_try_to_free(m);
1408                         } else if (vm_page_count_severe()) {
1409                                 vm_page_try_to_cache(m);
1410                         }
1411                 }
1412         }
1413         splx(s);
1414         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data), bp->b_npages);
1415         if (bp->b_bufsize) {
1416                 bufspacewakeup();
1417                 bp->b_bufsize = 0;
1418         }
1419         bp->b_npages = 0;
1420         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1421         if (bp->b_vp)
1422                 brelvp(bp);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Check to see if a block is currently memory resident.
1427  */
1428 struct buf *
1429 gbincore(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
1430 {
1431         struct buf *bp;
1432         struct bufhashhdr *bh;
1433
1434         bh = bufhash(vp, blkno);
1435
1436         /* Search hash chain */
1437         LIST_FOREACH(bp, bh, b_hash) {
1438                 /* hit */
1439                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_lblkno == blkno &&
1440                     (bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1441                         break;
1442                 }
1443         }
1444         return (bp);
1445 }
1446
1447 /*
1448  *      vfs_bio_awrite:
1449  *
1450  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1451  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1452  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1453  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1454  */
1455 int
1456 vfs_bio_awrite(struct buf * bp)
1457 {
1458         int i;
1459         int j;
1460         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1461         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1462         int s;
1463         int ncl;
1464         struct buf *bpa;
1465         int nwritten;
1466         int size;
1467         int maxcl;
1468
1469         s = splbio();
1470         /*
1471          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1472          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1473          * rather then at the beginning.
1474          */
1475         if ((vp->v_type == VREG) && 
1476             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1477             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1478
1479                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1480                 maxcl = MAXPHYS / size;
1481
1482                 for (i = 1; i < maxcl; i++) {
1483                         if ((bpa = gbincore(vp, lblkno + i)) &&
1484                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1485                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1486                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1487                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1488                                 if ((bpa->b_blkno == bpa->b_lblkno) ||
1489                                     (bpa->b_blkno !=
1490                                      bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)))
1491                                         break;
1492                         } else {
1493                                 break;
1494                         }
1495                 }
1496                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) {
1497                         if ((bpa = gbincore(vp, lblkno - j)) &&
1498                             BUF_REFCNT(bpa) == 0 &&
1499                             ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) ==
1500                             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK)) &&
1501                             (bpa->b_bufsize == size)) {
1502                                 if ((bpa->b_blkno == bpa->b_lblkno) ||
1503                                     (bpa->b_blkno !=
1504                                      bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)))
1505                                         break;
1506                         } else {
1507                                 break;
1508                         }
1509                 }
1510                 --j;
1511                 ncl = i + j;
1512                 /*
1513                  * this is a possible cluster write
1514                  */
1515                 if (ncl != 1) {
1516                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl);
1517                         splx(s);
1518                         return nwritten;
1519                 }
1520         }
1521
1522         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE);
1523         bremfree(bp);
1524         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1525
1526         splx(s);
1527         /*
1528          * default (old) behavior, writing out only one block
1529          *
1530          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1531          */
1532         nwritten = bp->b_bufsize;
1533         (void) VOP_BWRITE(bp->b_vp, bp);
1534
1535         return nwritten;
1536 }
1537
1538 /*
1539  *      getnewbuf:
1540  *
1541  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1542  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1543  *
1544  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1545  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1546  *
1547  *      We block if:
1548  *              We have insufficient buffer headers
1549  *              We have insufficient buffer space
1550  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1551  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1552  *
1553  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1554  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1555  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1556  */
1557
1558 static struct buf *
1559 getnewbuf(int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize)
1560 {
1561         struct buf *bp;
1562         struct buf *nbp;
1563         int defrag = 0;
1564         int nqindex;
1565         static int flushingbufs;
1566
1567         /*
1568          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1569          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1570          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1571          * async I/O rather then sync I/O.
1572          */
1573         
1574         ++getnewbufcalls;
1575         --getnewbufrestarts;
1576 restart:
1577         ++getnewbufrestarts;
1578
1579         /*
1580          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1581          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1582          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1583          * dip into our reserves.
1584          *
1585          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1586          *
1587          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1588          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1589          * where we cannot backup.
1590          */
1591         nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1592         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
1593
1594         if (nbp == NULL) {
1595                 /*
1596                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1597                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1598                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1599                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1600                  */
1601                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1602                         nqindex = QUEUE_CLEAN;
1603                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
1604                 }
1605
1606                 /*
1607                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1608                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1609                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1610                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1611                  */
1612                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1613                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1614                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
1615                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
1616                 }
1617         }
1618
1619         /*
1620          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1621          * depending.
1622          */
1623
1624         while ((bp = nbp) != NULL) {
1625                 int qindex = nqindex;
1626
1627                 /*
1628                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1629                  * or do other fancy things ).
1630                  */
1631                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
1632                         switch(qindex) {
1633                         case QUEUE_EMPTY:
1634                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1635                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA])))
1636                                         break;
1637                                 /* fall through */
1638                         case QUEUE_EMPTYKVA:
1639                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
1640                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])))
1641                                         break;
1642                                 /* fall through */
1643                         case QUEUE_CLEAN:
1644                                 /*
1645                                  * nbp is NULL. 
1646                                  */
1647                                 break;
1648                         }
1649                 }
1650
1651                 /*
1652                  * Sanity Checks
1653                  */
1654                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistant queue %d bp %p", qindex, bp));
1655
1656                 /*
1657                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
1658                  * buffers.
1659                  */
1660
1661                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0, ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
1662
1663                 /*
1664                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1665                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
1666                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
1667                  * should also be non-zero at this point.  XXX
1668                  */
1669                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
1670                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
1671                         continue;
1672                 }
1673
1674                 /*
1675                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
1676                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
1677                  */
1678
1679                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0)
1680                         panic("getnewbuf: locked buf");
1681                 bremfree(bp);
1682
1683                 if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1684                         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1685                                 bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1686                                 vfs_vmio_release(bp);
1687                         }
1688                         if (bp->b_vp)
1689                                 brelvp(bp);
1690                 }
1691
1692                 /*
1693                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1694                  * the scan from this point on.
1695                  *
1696                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
1697                  * valid after this operation.
1698                  */
1699
1700                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_deallocate)
1701                         (*bioops.io_deallocate)(bp);
1702                 if (bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG)
1703                         panic("losing buffer 3");
1704                 LIST_REMOVE(bp, b_hash);
1705                 LIST_INSERT_HEAD(&invalhash, bp, b_hash);
1706
1707                 if (bp->b_bufsize)
1708                         allocbuf(bp, 0);
1709
1710                 bp->b_flags = 0;
1711                 bp->b_xflags = 0;
1712                 bp->b_dev = NODEV;
1713                 bp->b_vp = NULL;
1714                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1715                 bp->b_offset = NOOFFSET;
1716                 bp->b_iodone = 0;
1717                 bp->b_error = 0;
1718                 bp->b_resid = 0;
1719                 bp->b_bcount = 0;
1720                 bp->b_npages = 0;
1721                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1722
1723                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1724
1725                 /*
1726                  * If we are defragging then free the buffer.
1727                  */
1728                 if (defrag) {
1729                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1730                         bfreekva(bp);
1731                         brelse(bp);
1732                         defrag = 0;
1733                         goto restart;
1734                 }
1735
1736                 /*
1737                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
1738                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
1739                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
1740                  */
1741                 if (bufspace >= hibufspace)
1742                         flushingbufs = 1;
1743                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
1744                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1745                         bfreekva(bp);
1746                         brelse(bp);
1747                         goto restart;
1748                 }
1749                 if (bufspace < lobufspace)
1750                         flushingbufs = 0;
1751                 break;
1752         }
1753
1754         /*
1755          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
1756          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
1757          *
1758          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
1759          */
1760
1761         if (bp == NULL) {
1762                 int flags;
1763                 char *waitmsg;
1764
1765                 if (defrag) {
1766                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1767                         waitmsg = "nbufkv";
1768                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
1769                         waitmsg = "nbufbs";
1770                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1771                 } else {
1772                         waitmsg = "newbuf";
1773                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
1774                 }
1775
1776                 bd_speedup();   /* heeeelp */
1777
1778                 needsbuffer |= flags;
1779                 while (needsbuffer & flags) {
1780                         if (tsleep(&needsbuffer, slpflag, waitmsg, slptimeo))
1781                                 return (NULL);
1782                 }
1783         } else {
1784                 /*
1785                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
1786                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
1787                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
1788                  * BKVASIZE chunks.
1789                  */
1790                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
1791
1792                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
1793                         vm_offset_t addr = 0;
1794                         int count;
1795
1796                         bfreekva(bp);
1797
1798                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
1799                         vm_map_lock(buffer_map);
1800
1801                         if (vm_map_findspace(buffer_map,
1802                                     vm_map_min(buffer_map), maxsize,
1803                                     maxsize, &addr)) {
1804                                 /*
1805                                  * Uh oh.  Buffer map is to fragmented.  We
1806                                  * must defragment the map.
1807                                  */
1808                                 vm_map_unlock(buffer_map);
1809                                 vm_map_entry_release(count);
1810                                 ++bufdefragcnt;
1811                                 defrag = 1;
1812                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1813                                 brelse(bp);
1814                                 goto restart;
1815                         }
1816                         if (addr) {
1817                                 vm_map_insert(buffer_map, &count,
1818                                         NULL, 0,
1819                                         addr, addr + maxsize,
1820                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
1821
1822                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
1823                                 bp->b_kvasize = maxsize;
1824                                 bufspace += bp->b_kvasize;
1825                                 ++bufreusecnt;
1826                         }
1827                         vm_map_unlock(buffer_map);
1828                         vm_map_entry_release(count);
1829                 }
1830                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
1831         }
1832         return(bp);
1833 }
1834
1835 /*
1836  *      buf_daemon:
1837  *
1838  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
1839  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
1840  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
1841  */
1842
1843 static struct thread *bufdaemonthread;
1844
1845 static struct kproc_desc buf_kp = {
1846         "bufdaemon",
1847         buf_daemon,
1848         &bufdaemonthread
1849 };
1850 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp)
1851
1852 static void
1853 buf_daemon()
1854 {
1855         int s;
1856
1857         /*
1858          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
1859          */
1860         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
1861             bufdaemonthread, SHUTDOWN_PRI_LAST);
1862
1863         /*
1864          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
1865          */
1866         s = splbio();
1867
1868         for (;;) {
1869                 kproc_suspend_loop();
1870
1871                 /*
1872                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
1873                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
1874                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
1875                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
1876                  */
1877                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
1878                         if (flushbufqueues() == 0)
1879                                 break;
1880                         waitrunningbufspace();
1881                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1882                 }
1883
1884                 /*
1885                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
1886                  * mark.  The buf_daemon normally waits 5 seconds and
1887                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
1888                  * built up, within reason.
1889                  *
1890                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
1891                  * find any flushable buffers, we sleep half a second. 
1892                  * Otherwise we loop immediately.
1893                  */
1894                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
1895                         /*
1896                          * We reached our low water mark, reset the
1897                          * request and sleep until we are needed again.
1898                          * The sleep is just so the suspend code works.
1899                          */
1900                         bd_request = 0;
1901                         tsleep(&bd_request, 0, "psleep", hz);
1902                 } else {
1903                         /*
1904                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
1905                          * still have too many dirty buffers, we
1906                          * have to sleep and try again.  (rare)
1907                          */
1908                         tsleep(&bd_request, 0, "qsleep", hz / 2);
1909                 }
1910         }
1911 }
1912
1913 /*
1914  *      flushbufqueues:
1915  *
1916  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
1917  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
1918  *      particularly sensitive to.
1919  */
1920
1921 static int
1922 flushbufqueues(void)
1923 {
1924         struct buf *bp;
1925         int r = 0;
1926
1927         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_DIRTY]);
1928
1929         while (bp) {
1930                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI), ("unexpected clean buffer %p", bp));
1931                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 &&
1932                     (bp->b_xflags & BX_BKGRDINPROG) == 0) {
1933                         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1934                                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0)
1935                                         panic("flushbufqueues: locked buf");
1936                                 bremfree(bp);
1937                                 brelse(bp);
1938                                 ++r;
1939                                 break;
1940                         }
1941                         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
1942                             bioops.io_countdeps &&
1943                             (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
1944                             (*bioops.io_countdeps)(bp, 0)) {
1945                                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[QUEUE_DIRTY],
1946                                     bp, b_freelist);
1947                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_DIRTY],
1948                                     bp, b_freelist);
1949                                 bp->b_flags |= B_DEFERRED;
1950                                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_DIRTY]);
1951                                 continue;
1952                         }
1953                         vfs_bio_awrite(bp);
1954                         ++r;
1955                         break;
1956                 }
1957                 bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1958         }
1959         return (r);
1960 }
1961
1962 /*
1963  * Check to see if a block is currently memory resident.
1964  */
1965 struct buf *
1966 incore(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
1967 {
1968         struct buf *bp;
1969
1970         int s = splbio();
1971         bp = gbincore(vp, blkno);
1972         splx(s);
1973         return (bp);
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Returns true if no I/O is needed to access the
1978  * associated VM object.  This is like incore except
1979  * it also hunts around in the VM system for the data.
1980  */
1981
1982 int
1983 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
1984 {
1985         vm_object_t obj;
1986         vm_offset_t toff, tinc, size;
1987         vm_page_t m;
1988         vm_ooffset_t off;
1989
1990         if (incore(vp, blkno))
1991                 return 1;
1992         if (vp->v_mount == NULL)
1993                 return 0;
1994         if (VOP_GETVOBJECT(vp, &obj) != 0 || (vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
1995                 return 0;
1996
1997         size = PAGE_SIZE;
1998         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
1999                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2000         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2001
2002         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2003                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2004                 if (!m)
2005                         return 0;
2006                 tinc = size;
2007                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2008                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2009                 if (vm_page_is_valid(m,
2010                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2011                         return 0;
2012         }
2013         return 1;
2014 }
2015
2016 /*
2017  *      vfs_setdirty:
2018  *
2019  *      Sets the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2020  *      bits in the pages comprising the buffer.
2021  *
2022  *      The range is limited to the size of the buffer.
2023  *
2024  *      This routine is primarily used by NFS, but is generalized for the
2025  *      B_VMIO case.
2026  */
2027 static void
2028 vfs_setdirty(struct buf *bp) 
2029 {
2030         int i;
2031         vm_object_t object;
2032
2033         /*
2034          * Degenerate case - empty buffer
2035          */
2036
2037         if (bp->b_bufsize == 0)
2038                 return;
2039
2040         /*
2041          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2042          * object has been flushed yet.  The OBJ_WRITEABLE flag
2043          * is not cleared simply by protecting pages off.
2044          */
2045
2046         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
2047                 return;
2048
2049         object = bp->b_pages[0]->object;
2050
2051         if ((object->flags & OBJ_WRITEABLE) && !(object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY))
2052                 printf("Warning: object %p writeable but not mightbedirty\n", object);
2053         if (!(object->flags & OBJ_WRITEABLE) && (object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY))
2054                 printf("Warning: object %p mightbedirty but not writeable\n", object);
2055
2056         if (object->flags & (OBJ_MIGHTBEDIRTY|OBJ_CLEANING)) {
2057                 vm_offset_t boffset;
2058                 vm_offset_t eoffset;
2059
2060                 /*
2061                  * test the pages to see if they have been modified directly
2062                  * by users through the VM system.
2063                  */
2064                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2065                         vm_page_flag_clear(bp->b_pages[i], PG_ZERO);
2066                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2067                 }
2068
2069                 /*
2070                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2071                  * (eoffset - boffset) bytes.
2072                  */
2073
2074                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2075                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2076                                 break;
2077                 }
2078                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2079
2080                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2081                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2082                                 break;
2083                         }
2084                 }
2085                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2086
2087                 /*
2088                  * Fit it to the buffer.
2089                  */
2090
2091                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2092                         eoffset = bp->b_bcount;
2093
2094                 /*
2095                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2096                  * dirty range.
2097                  */
2098
2099                 if (boffset < eoffset) {
2100                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2101                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2102                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2103                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2104                 }
2105         }
2106 }
2107
2108 /*
2109  *      getblk:
2110  *
2111  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2112  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2113  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
2114  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2115  *      READ.
2116  *
2117  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2118  *      an existing buffer.
2119  *
2120  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2121  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2122  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2123  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2124  *
2125  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2126  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2127  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2128  *      backing VM.
2129  *
2130  *      getblk() also forces a VOP_BWRITE() for any B_DELWRI buffer whos
2131  *      B_CACHE bit is clear.
2132  *      
2133  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2134  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2135  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2136  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2137  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2138  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2139  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2140  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2141  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2142  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2143  */
2144 struct buf *
2145 getblk(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo)
2146 {
2147         struct buf *bp;
2148         int s;
2149         struct bufhashhdr *bh;
2150
2151         if (size > MAXBSIZE)
2152                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
2153
2154         s = splbio();
2155 loop:
2156         /*
2157          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
2158          * to completely exhaust the buffer cache.
2159          *
2160          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
2161          * move it into the else, when gbincore() fails.  At the moment
2162          * it isn't a problem.
2163          *
2164          * XXX remove, we cannot afford to block anywhere if holding a vnode
2165          * lock in low-memory situation, so take it to the max.
2166          */
2167         if (numfreebuffers == 0) {
2168                 if (!curproc)
2169                         return NULL;
2170                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
2171                 tsleep(&needsbuffer, slpflag, "newbuf", slptimeo);
2172         }
2173
2174         if ((bp = gbincore(vp, blkno))) {
2175                 /*
2176                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy, it must
2177                  * be on a queue.
2178                  */
2179
2180                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2181                         if (BUF_TIMELOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL,
2182                             "getblk", slpflag, slptimeo) == ENOLCK)
2183                                 goto loop;
2184                         splx(s);
2185                         return (struct buf *) NULL;
2186                 }
2187
2188                 /*
2189                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2190                  * invalid.  Ohterwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
2191                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
2192                  * backing VM cache.
2193                  */
2194                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2195                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2196                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
2197                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2198                 bremfree(bp);
2199
2200                 /*
2201                  * check for size inconsistancies for non-VMIO case.
2202                  */
2203
2204                 if (bp->b_bcount != size) {
2205                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
2206                             (size > bp->b_kvasize)) {
2207                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2208                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2209                                         VOP_BWRITE(bp->b_vp, bp);
2210                                 } else {
2211                                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) &&
2212                                            (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL)) {
2213                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2214                                                 brelse(bp);
2215                                         } else {
2216                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2217                                                 VOP_BWRITE(bp->b_vp, bp);
2218                                         }
2219                                 }
2220                                 goto loop;
2221                         }
2222                 }
2223
2224                 /*
2225                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
2226                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
2227                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
2228                  * unchanged from its previous state.
2229                  */
2230
2231                 if (bp->b_bcount != size)
2232                         allocbuf(bp, size);
2233
2234                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
2235                     ("getblk: no buffer offset"));
2236
2237                 /*
2238                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2239                  * be committed before we can return the buffer in
2240                  * order to prevent the caller from issuing a read
2241                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2242                  * it.
2243                  *
2244                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2245                  * operate properly either because they assume they
2246                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2247                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
2248                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2249                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2250                  * preventing further loops.
2251                  *
2252                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2253                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2254                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2255                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2256                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2257                  * after the write.
2258                  *
2259                  * We might be able to do something fancy, like setting
2260                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2261                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2262                  * confusing.  This is much easier.
2263                  */
2264
2265                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
2266                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2267                         VOP_BWRITE(bp->b_vp, bp);
2268                         goto loop;
2269                 }
2270
2271                 splx(s);
2272                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2273         } else {
2274                 /*
2275                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
2276                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
2277                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
2278                  */
2279                 int bsize, maxsize, vmio;
2280                 off_t offset;
2281
2282                 if (vn_isdisk(vp, NULL))
2283                         bsize = DEV_BSIZE;
2284                 else if (vp->v_mountedhere)
2285                         bsize = vp->v_mountedhere->mnt_stat.f_iosize;
2286                 else if (vp->v_mount)
2287                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2288                 else
2289                         bsize = size;
2290
2291                 offset = (off_t)blkno * bsize;
2292                 vmio = (VOP_GETVOBJECT(vp, NULL) == 0) && (vp->v_flag & VOBJBUF);
2293                 maxsize = vmio ? size + (offset & PAGE_MASK) : size;
2294                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
2295
2296                 if ((bp = getnewbuf(slpflag, slptimeo, size, maxsize)) == NULL) {
2297                         if (slpflag || slptimeo) {
2298                                 splx(s);
2299                                 return NULL;
2300                         }
2301                         goto loop;
2302                 }
2303
2304                 /*
2305                  * This code is used to make sure that a buffer is not
2306                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
2307                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
2308                  * If the buffer is created out from under us, we have to
2309                  * throw away the one we just created.  There is now window
2310                  * race because we are safely running at splbio() from the
2311                  * point of the duplicate buffer creation through to here,
2312                  * and we've locked the buffer.
2313                  */
2314                 if (gbincore(vp, blkno)) {
2315                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2316                         brelse(bp);
2317                         goto loop;
2318                 }
2319
2320                 /*
2321                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
2322                  * be found by incore.
2323                  */
2324                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
2325                 bp->b_offset = offset;
2326
2327                 bgetvp(vp, bp);
2328                 LIST_REMOVE(bp, b_hash);
2329                 bh = bufhash(vp, blkno);
2330                 LIST_INSERT_HEAD(bh, bp, b_hash);
2331
2332                 /*
2333                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
2334                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
2335                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
2336                  * backing store for validity.
2337                  */
2338
2339                 if (vmio) {
2340                         bp->b_flags |= B_VMIO;
2341 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2342                         if (vn_canvmio(vp) != TRUE)
2343                                 printf("getblk: vmioing file type %d???\n", vp->v_type);
2344 #endif
2345                 } else {
2346                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
2347                 }
2348
2349                 allocbuf(bp, size);
2350
2351                 splx(s);
2352                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2353         }
2354         return (bp);
2355 }
2356
2357 /*
2358  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
2359  * set to B_INVAL.
2360  */
2361 struct buf *
2362 geteblk(int size)
2363 {
2364         struct buf *bp;
2365         int s;
2366         int maxsize;
2367
2368         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2369
2370         s = splbio();
2371         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == 0);
2372         splx(s);
2373         allocbuf(bp, size);
2374         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
2375         return (bp);
2376 }
2377
2378
2379 /*
2380  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
2381  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
2382  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
2383  * resize a buffer up or down.
2384  *
2385  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
2386  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
2387  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
2388  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
2389  *
2390  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
2391  * B_CACHE for the non-VMIO case.
2392  */
2393
2394 int
2395 allocbuf(struct buf *bp, int size)
2396 {
2397         int newbsize, mbsize;
2398         int i;
2399
2400         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
2401                 panic("allocbuf: buffer not busy");
2402
2403         if (bp->b_kvasize < size)
2404                 panic("allocbuf: buffer too small");
2405
2406         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2407                 caddr_t origbuf;
2408                 int origbufsize;
2409                 /*
2410                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
2411                  * mess with B_CACHE.
2412                  */
2413                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2414 #if !defined(NO_B_MALLOC)
2415                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2416                         newbsize = mbsize;
2417                 else
2418 #endif
2419                         newbsize = round_page(size);
2420
2421                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2422 #if !defined(NO_B_MALLOC)
2423                         /*
2424                          * malloced buffers are not shrunk
2425                          */
2426                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2427                                 if (newbsize) {
2428                                         bp->b_bcount = size;
2429                                 } else {
2430                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
2431                                         if (bp->b_bufsize) {
2432                                                 bufmallocspace -= bp->b_bufsize;
2433                                                 bufspacewakeup();
2434                                                 bp->b_bufsize = 0;
2435                                         }
2436                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
2437                                         bp->b_bcount = 0;
2438                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2439                                 }
2440                                 return 1;
2441                         }               
2442 #endif
2443                         vm_hold_free_pages(
2444                             bp,
2445                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
2446                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
2447                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
2448 #if !defined(NO_B_MALLOC)
2449                         /*
2450                          * We only use malloced memory on the first allocation.
2451                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
2452                          * grows.
2453                          */
2454                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
2455                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
2456                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
2457
2458                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
2459                                 bp->b_bufsize = mbsize;
2460                                 bp->b_bcount = size;
2461                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
2462                                 bufmallocspace += mbsize;
2463                                 return 1;
2464                         }
2465 #endif
2466                         origbuf = NULL;
2467                         origbufsize = 0;
2468 #if !defined(NO_B_MALLOC)
2469                         /*
2470                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
2471                          * then we revert to the page-allocation scheme.
2472                          */
2473                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2474                                 origbuf = bp->b_data;
2475                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
2476                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2477                                 if (bp->b_bufsize) {
2478                                         bufmallocspace -= bp->b_bufsize;
2479                                         bufspacewakeup();
2480                                         bp->b_bufsize = 0;
2481                                 }
2482                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2483                                 newbsize = round_page(newbsize);
2484                         }
2485 #endif
2486                         vm_hold_load_pages(
2487                             bp,
2488                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
2489                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
2490 #if !defined(NO_B_MALLOC)
2491                         if (origbuf) {
2492                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
2493                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
2494                         }
2495 #endif
2496                 }
2497         } else {
2498                 vm_page_t m;
2499                 int desiredpages;
2500
2501                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2502                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
2503                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
2504
2505 #if !defined(NO_B_MALLOC)
2506                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2507                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
2508 #endif
2509                 /*
2510                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
2511                  * 0-length.
2512                  */
2513                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2514                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2515
2516                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2517                         /*
2518                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
2519                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
2520                          * if we have to remove any pages.
2521                          */
2522                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
2523                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2524                                         /*
2525                                          * the page is not freed here -- it
2526                                          * is the responsibility of 
2527                                          * vnode_pager_setsize
2528                                          */
2529                                         m = bp->b_pages[i];
2530                                         KASSERT(m != bogus_page,
2531                                             ("allocbuf: bogus page found"));
2532                                         while (vm_page_sleep_busy(m, TRUE, "biodep"))
2533                                                 ;
2534
2535                                         bp->b_pages[i] = NULL;
2536                                         vm_page_unwire(m, 0);
2537                                 }
2538                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2539                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_npages - desiredpages));
2540                                 bp->b_npages = desiredpages;
2541                         }
2542                 } else if (size > bp->b_bcount) {
2543                         /*
2544                          * We are growing the buffer, possibly in a 
2545                          * byte-granular fashion.
2546                          */
2547                         struct vnode *vp;
2548                         vm_object_t obj;
2549                         vm_offset_t toff;
2550                         vm_offset_t tinc;
2551
2552                         /*
2553                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
2554                          * allocating them if necessary.  We must clear
2555                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
2556                          * range covered by the buffer.
2557                          */
2558
2559                         vp = bp->b_vp;
2560                         VOP_GETVOBJECT(vp, &obj);
2561
2562                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
2563                                 vm_page_t m;
2564                                 vm_pindex_t pi;
2565
2566                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages;
2567                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
2568                                         /*
2569                                          * note: must allocate system pages
2570                                          * since blocking here could intefere
2571                                          * with paging I/O, no matter which
2572                                          * process we are.
2573                                          */
2574                                         m = vm_page_alloc(obj, pi, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
2575                                         if (m == NULL) {
2576                                                 VM_WAIT;
2577                                                 vm_pageout_deficit += desiredpages - bp->b_npages;
2578                                         } else {
2579                                                 vm_page_wire(m);
2580                                                 vm_page_wakeup(m);
2581                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2582                                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
2583                                                 ++bp->b_npages;
2584                                         }
2585                                         continue;
2586                                 }
2587
2588                                 /*
2589                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
2590                                  * retry because it might have gotten freed out
2591                                  * from under us.
2592                                  *
2593                                  * We can only test PG_BUSY here.  Blocking on
2594                                  * m->busy might lead to a deadlock:
2595                                  *
2596                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
2597                                  *
2598                                  */
2599
2600                                 if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
2601                                         continue;
2602
2603                                 /*
2604                                  * We have a good page.  Should we wakeup the
2605                                  * page daemon?
2606                                  */
2607                                 if ((curthread != pagethread) &&
2608                                     ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) &&
2609                                     ((vmstats.v_free_count + vmstats.v_cache_count) <
2610                                         (vmstats.v_free_min + vmstats.v_cache_min))) {
2611                                         pagedaemon_wakeup();
2612                                 }
2613                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
2614                                 vm_page_wire(m);
2615                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
2616                                 ++bp->b_npages;
2617                         }
2618
2619                         /*
2620                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
2621                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
2622                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
2623                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
2624                          * aligned range ( newbsize ).
2625                          *
2626                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
2627                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
2628                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
2629                          * fails with NFS if the server or some other client
2630                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
2631                          * B_CACHE may remain set! XXX
2632                          */
2633
2634                         toff = bp->b_bcount;
2635                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
2636
2637                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
2638                                 vm_pindex_t pi;
2639
2640                                 if (tinc > (size - toff))
2641                                         tinc = size - toff;
2642
2643                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
2644                                     PAGE_SHIFT;
2645
2646                                 vfs_buf_test_cache(
2647                                     bp, 
2648                                     bp->b_offset,
2649                                     toff, 
2650                                     tinc, 
2651                                     bp->b_pages[pi]
2652                                 );
2653                                 toff += tinc;
2654                                 tinc = PAGE_SIZE;
2655                         }
2656
2657                         /*
2658                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
2659                          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but 
2660                          * bp->b_offset may be offset into the first page.
2661                          */
2662
2663                         bp->b_data = (caddr_t)
2664                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
2665                         pmap_qenter(
2666                             (vm_offset_t)bp->b_data,
2667                             bp->b_pages, 
2668                             bp->b_npages
2669                         );
2670                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
2671                             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
2672                 }
2673         }
2674         if (newbsize < bp->b_bufsize)
2675                 bufspacewakeup();
2676         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
2677         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
2678         return 1;
2679 }
2680
2681 /*
2682  *      biowait:
2683  *
2684  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
2685  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into a EINTR
2686  *      error and cleared.
2687  */
2688 int
2689 biowait(struct buf * bp)
2690 {
2691         int s;
2692
2693         s = splbio();
2694         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0) {
2695 #if defined(NO_SCHEDULE_MODS)
2696                 tsleep(bp, 0, "biowait", 0);
2697 #else
2698                 if (bp->b_flags & B_READ)
2699                         tsleep(bp, 0, "biord", 0);
2700                 else
2701                         tsleep(bp, 0, "biowr", 0);
2702 #endif
2703         }
2704         splx(s);
2705         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
2706                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
2707                 return (EINTR);
2708         }
2709         if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2710                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
2711         } else {
2712                 return (0);
2713         }
2714 }
2715
2716 /*
2717  *      biodone:
2718  *
2719  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
2720  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
2721  *      not allowed.
2722  *
2723  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
2724  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
2725  *      assuming B_INVAL is clear.
2726  *
2727  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
2728  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
2729  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
2730  *
2731  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
2732  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
2733  *      in the biodone routine.
2734  */
2735 void
2736 biodone(struct buf * bp)
2737 {
2738         int s, error;
2739
2740         s = splbio();
2741
2742         KASSERT(BUF_REFCNT(bp) > 0, ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNT(bp)));
2743         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
2744
2745         bp->b_flags |= B_DONE;
2746         runningbufwakeup(bp);
2747
2748         if (bp->b_flags & B_FREEBUF) {
2749                 brelse(bp);
2750                 splx(s);
2751                 return;
2752         }
2753
2754         if ((bp->b_flags & B_READ) == 0) {
2755                 vwakeup(bp);
2756         }
2757
2758         /* call optional completion function if requested */
2759         if (bp->b_flags & B_CALL) {
2760                 bp->b_flags &= ~B_CALL;
2761                 (*bp->b_iodone) (bp);
2762                 splx(s);
2763                 return;
2764         }
2765         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && bioops.io_complete)
2766                 (*bioops.io_complete)(bp);
2767
2768         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2769                 int i;
2770                 vm_ooffset_t foff;
2771                 vm_page_t m;
2772                 vm_object_t obj;
2773                 int iosize;
2774                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
2775
2776                 error = VOP_GETVOBJECT(vp, &obj);
2777
2778 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2779                 if (vp->v_holdcnt == 0) {
2780                         panic("biodone: zero vnode hold count");
2781                 }
2782
2783                 if (error) {
2784                         panic("biodone: missing VM object");
2785                 }
2786
2787                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0) {
2788                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
2789                 }
2790 #endif
2791
2792                 foff = bp->b_offset;
2793                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2794                     ("biodone: no buffer offset"));
2795
2796                 if (error) {
2797                         panic("biodone: no object");
2798                 }
2799 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2800                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_npages) {
2801                         printf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_npages(%d)\n",
2802                             obj->paging_in_progress, bp->b_npages);
2803                 }
2804 #endif
2805
2806                 /*
2807                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
2808                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
2809                  * routines.
2810                  */
2811                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2812                 if ((bp->b_flags & (B_READ|B_FREEBUF|B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == B_READ) {
2813                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2814                 }
2815
2816                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2817                         int bogusflag = 0;
2818                         int resid;
2819
2820                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2821                         if (resid > iosize)
2822                                 resid = iosize;
2823
2824                         /*
2825                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
2826                          */
2827                         m = bp->b_pages[i];
2828                         if (m == bogus_page) {
2829                                 bogusflag = 1;
2830                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2831                                 if (m == NULL)
2832                                         panic("biodone: page disappeared");
2833                                 bp->b_pages[i] = m;
2834                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_pages, bp->b_npages);
2835                         }
2836 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2837                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
2838                                 printf(
2839 "biodone: foff(%lu)/m->pindex(%d) mismatch\n",
2840                                     (unsigned long)foff, m->pindex);
2841                         }
2842 #endif
2843
2844                         /*
2845                          * In the write case, the valid and clean bits are
2846                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
2847                          * only need to do this here in the read case.
2848                          */
2849                         if ((bp->b_flags & B_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
2850                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
2851                         }
2852                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
2853
2854                         /*
2855                          * when debugging new filesystems or buffer I/O methods, this
2856                          * is the most common error that pops up.  if you see this, you
2857                          * have not set the page busy flag correctly!!!
2858                          */
2859                         if (m->busy == 0) {
2860                                 printf("biodone: page busy < 0, "
2861                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
2862                                     "resid: %d, index: %d\n",
2863                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
2864                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
2865                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
2866                                         printf(" iosize: %ld, lblkno: %d, flags: 0x%lx, npages: %d\n",
2867                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
2868                                             (int) bp->b_lblkno,
2869                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
2870                                 else
2871                                         printf(" VDEV, lblkno: %d, flags: 0x%lx, npages: %d\n",
2872                                             (int) bp->b_lblkno,
2873                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
2874                                 printf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, wired: %d\n",
2875                                     m->valid, m->dirty, m->wire_count);
2876                                 panic("biodone: page busy < 0\n");
2877                         }
2878                         vm_page_io_finish(m);
2879                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
2880                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2881                         iosize -= resid;
2882                 }
2883                 if (obj)
2884                         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
2885         }
2886
2887         /*
2888          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
2889          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
2890          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
2891          */
2892
2893         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
2894                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR | B_RELBUF)) != 0)
2895                         brelse(bp);
2896                 else
2897                         bqrelse(bp);
2898         } else {
2899                 wakeup(bp);
2900         }
2901         splx(s);
2902 }
2903
2904 /*
2905  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
2906  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
2907  * consistant.
2908  */
2909 void
2910 vfs_unbusy_pages(struct buf * bp)
2911 {
2912         int i;
2913
2914         runningbufwakeup(bp);
2915         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2916                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
2917                 vm_object_t obj;
2918
2919                 VOP_GETVOBJECT(vp, &obj);
2920
2921                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2922                         vm_page_t m = bp->b_pages[i];
2923
2924                         if (m == bogus_page) {
2925                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
2926                                 if (!m) {
2927                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
2928                                 }
2929                                 bp->b_pages[i] = m;
2930                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_pages, bp->b_npages);
2931                         }
2932                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
2933                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
2934                         vm_page_io_finish(m);
2935                 }
2936                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
2937         }
2938 }
2939
2940 /*
2941  * vfs_page_set_valid:
2942  *
2943  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
2944  *      range is restricted to the buffer's size.
2945  *
2946  *      This routine is typically called after a read completes.
2947  */
2948 static void
2949 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, int pageno, vm_page_t m)
2950 {
2951         vm_ooffset_t soff, eoff;
2952
2953         /*
2954          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
2955          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
2956          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
2957          * of the buffer.
2958          */
2959         soff = off;
2960         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2961         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
2962                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
2963
2964         /*
2965          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
2966          * entire page.
2967          */
2968         if (eoff > soff) {
2969                 vm_page_set_validclean(
2970                     m,
2971                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
2972                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
2973                 );
2974         }
2975 }
2976
2977 /*
2978  * This routine is called before a device strategy routine.
2979  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
2980  * progress, and treat the pages associated with the buffer
2981  * almost as being PG_BUSY.  Also the object paging_in_progress
2982  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
2983  * inconsistant.
2984  *
2985  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
2986  * such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
2987  * and should be ignored.
2988  */
2989 void
2990 vfs_busy_pages(struct buf * bp, int clear_modify)
2991 {
2992         int i, bogus;
2993
2994         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2995                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
2996                 vm_object_t obj;
2997                 vm_ooffset_t foff;
2998
2999                 VOP_GETVOBJECT(vp, &obj);
3000                 foff = bp->b_offset;
3001                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3002                     ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
3003                 vfs_setdirty(bp);
3004
3005 retry:
3006                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3007                         vm_page_t m = bp->b_pages[i];
3008                         if (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage"))
3009                                 goto retry;
3010                 }
3011
3012                 bogus = 0;
3013                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3014                         vm_page_t m = bp->b_pages[i];
3015
3016                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3017                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
3018                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
3019                                 vm_page_io_start(m);
3020                         }
3021
3022                         /*
3023                          * When readying a buffer for a read ( i.e
3024                          * clear_modify == 0 ), it is important to do
3025                          * bogus_page replacement for valid pages in 
3026                          * partially instantiated buffers.  Partially 
3027                          * instantiated buffers can, in turn, occur when
3028                          * reconstituting a buffer from its VM backing store
3029                          * base.  We only have to do this if B_CACHE is
3030                          * clear ( which causes the I/O to occur in the
3031                          * first place ).  The replacement prevents the read
3032                          * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
3033                          * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
3034                          * It may not work properly with small-block devices.
3035                          * We need to find a better way.
3036                          */
3037
3038                         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
3039                         if (clear_modify)
3040                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3041                         else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3042                                 (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
3043                                 bp->b_pages[i] = bogus_page;
3044                                 bogus++;
3045                         }
3046                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3047                 }
3048                 if (bogus)
3049                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_pages, bp->b_npages);
3050         }
3051
3052         /*
3053          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
3054          * for now.
3055          */
3056         {
3057                 struct proc *p;
3058
3059                 if ((p = curthread->td_proc) != NULL) {
3060                         if (bp->b_flags & B_READ)
3061                                 p->p_stats->p_ru.ru_inblock++;
3062                         else
3063                                 p->p_stats->p_ru.ru_oublock++;
3064                 }
3065         }
3066 }
3067
3068 /*
3069  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3070  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3071  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3072  *
3073  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3074  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3075  */
3076 static void
3077 vfs_clean_pages(struct buf * bp)
3078 {
3079         int i;
3080
3081         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3082                 vm_ooffset_t foff;
3083
3084                 foff = bp->b_offset;
3085                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3086                     ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
3087                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3088                         vm_page_t m = bp->b_pages[i];
3089                         vm_ooffset_t noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3090                         vm_ooffset_t eoff = noff;
3091
3092                         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3093                                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3094                         vfs_page_set_valid(bp, foff, i, m);
3095                         /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3096                         foff = noff;
3097                 }
3098         }
3099 }
3100
3101 /*
3102  *      vfs_bio_set_validclean:
3103  *
3104  *      Set the range within the buffer to valid and clean.  The range is 
3105  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that b_offset
3106  *      itself may be offset from the beginning of the first page.
3107  */
3108
3109 void   
3110 vfs_bio_set_validclean(struct buf *bp, int base, int size)
3111 {
3112         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3113                 int i;
3114                 int n;
3115
3116                 /*
3117                  * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3118                  * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3119                  * first page that can be validated.
3120                  */
3121
3122                 base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3123                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3124
3125                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
3126                         vm_page_t m = bp->b_pages[i];
3127
3128                         if (n > size)
3129                                 n = size;
3130
3131                         vm_page_set_validclean(m, base & PAGE_MASK, n);
3132                         base += n;
3133                         size -= n;
3134                         n = PAGE_SIZE;
3135                 }
3136         }
3137 }
3138
3139 /*
3140  *      vfs_bio_clrbuf:
3141  *
3142  *      clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
3143  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
3144  *
3145  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
3146  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
3147  */
3148
3149 void
3150 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
3151 {
3152         int i, mask = 0;
3153         caddr_t sa, ea;
3154         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
3155                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL|B_ERROR);
3156                 if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
3157                     (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
3158                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
3159                         if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask) {
3160                                 bp->b_resid = 0;
3161                                 return;
3162                         }
3163                         if (((bp->b_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
3164                             ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
3165                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
3166                                 bp->b_pages[0]->valid |= mask;
3167                                 bp->b_resid = 0;
3168                                 return;
3169                         }
3170                 }
3171                 ea = sa = bp->b_data;
3172                 for(i=0;i<bp->b_npages;i++,sa=ea) {
3173                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
3174                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
3175                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
3176                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
3177                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
3178                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
3179                         if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
3180                                 continue;
3181                         if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0) {
3182                                 if ((bp->b_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
3183                                         bzero(sa, ea - sa);
3184                                 }
3185                         } else {
3186                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
3187                                         if (((bp->b_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
3188                                                 (bp->b_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
3189                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
3190                                 }
3191                         }
3192                         bp->b_pages[i]->valid |= mask;
3193                         vm_page_flag_clear(bp->b_pages[i], PG_ZERO);
3194                 }
3195                 bp->b_resid = 0;
3196         } else {
3197                 clrbuf(bp);
3198         }
3199 }
3200
3201 /*
3202  * vm_hold_load_pages and vm_hold_unload pages get pages into
3203  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
3204  * not associated with a file object.
3205  */
3206 void
3207 vm_hold_load_pages(struct buf * bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3208 {
3209         vm_offset_t pg;
3210         vm_page_t p;
3211         int index;
3212
3213         to = round_page(to);
3214         from = round_page(from);
3215         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3216
3217         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3218
3219 tryagain:
3220
3221                 /*
3222                  * note: must allocate system pages since blocking here
3223                  * could intefere with paging I/O, no matter which
3224                  * process we are.
3225                  */
3226                 p = vm_page_alloc(kernel_object,
3227                         ((pg - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT),
3228                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM);
3229                 if (!p) {
3230                         vm_pageout_deficit += (to - from) >> PAGE_SHIFT;
3231                         VM_WAIT;
3232                         goto tryagain;
3233                 }
3234                 vm_page_wire(p);
3235                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3236                 vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
3237                 pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
3238                 bp->b_pages[index] = p;
3239                 vm_page_wakeup(p);
3240         }
3241         bp->b_npages = index;
3242 }
3243
3244 void
3245 vm_hold_free_pages(struct buf * bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3246 {
3247         vm_offset_t pg;
3248         vm_page_t p;
3249         int index, newnpages;
3250
3251         from = round_page(from);
3252         to = round_page(to);
3253         newnpages = index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3254
3255         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3256                 p = bp->b_pages[index];
3257                 if (p && (index < bp->b_npages)) {
3258                         if (p->busy) {
3259                                 printf("vm_hold_free_pages: blkno: %d, lblkno: %d\n",
3260                                         bp->b_blkno, bp->b_lblkno);
3261                         }
3262                         bp->b_pages[index] = NULL;
3263                         pmap_kremove(pg);
3264                         vm_page_busy(p);
3265                         vm_page_unwire(p, 0);
3266                         vm_page_free(p);
3267                 }
3268         }
3269         bp->b_npages = newnpages;
3270 }
3271
3272 /*
3273  * Map an IO request into kernel virtual address space.
3274  *
3275  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
3276  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
3277  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
3278  */
3279 int
3280 vmapbuf(struct buf *bp)
3281 {
3282         caddr_t addr, v, kva;
3283         vm_paddr_t pa;
3284         int pidx;
3285         int i;
3286         struct vm_page *m;
3287
3288         if ((bp->b_flags & B_PHYS) == 0)
3289                 panic("vmapbuf");
3290         if (bp->b_bufsize < 0)
3291                 return (-1);
3292         for (v = bp->b_saveaddr,
3293                      addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3294                      pidx = 0;
3295              addr < bp->b_data + bp->b_bufsize;
3296              addr += PAGE_SIZE, v += PAGE_SIZE, pidx++) {
3297                 /*
3298                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
3299                  * when reading stuff off device into memory.
3300                  */
3301 retry:
3302                 i = vm_fault_quick((addr >= bp->b_data) ? addr : bp->b_data,
3303                         (bp->b_flags&B_READ)?(VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE):VM_PROT_READ);
3304                 if (i < 0) {
3305                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
3306                             vm_page_unhold(bp->b_pages[i]);
3307                             bp->b_pages[i] = NULL;
3308                         }
3309                         return(-1);
3310                 }
3311
3312                 /*
3313                  * WARNING!  If sparc support is MFCd in the future this will
3314                  * have to be changed from pmap_kextract() to pmap_extract()
3315                  * ala -current.
3316                  */
3317 #ifdef __sparc64__
3318 #error "If MFCing sparc support use pmap_extract"
3319 #endif
3320                 pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
3321                 if (pa == 0) {
3322                         printf("vmapbuf: warning, race against user address during I/O");
3323                         goto retry;
3324                 }
3325                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3326                 vm_page_hold(m);
3327                 bp->b_pages[pidx] = m;
3328         }
3329         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
3330                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
3331         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
3332         
3333         kva = bp->b_saveaddr;
3334         bp->b_npages = pidx;
3335         bp->b_saveaddr = bp->b_data;
3336         bp->b_data = kva + (((vm_offset_t) bp->b_data) & PAGE_MASK);
3337         return(0);
3338 }
3339
3340 /*
3341  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
3342  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
3343  */
3344 void
3345 vunmapbuf(bp)
3346         struct buf *bp;
3347 {
3348         int pidx;
3349         int npages;
3350         vm_page_t *m;
3351
3352         if ((bp->b_flags & B_PHYS) == 0)
3353                 panic("vunmapbuf");
3354
3355         npages = bp->b_npages;
3356         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3357                      npages);
3358         m = bp->b_pages;
3359         for (pidx = 0; pidx < npages; pidx++)
3360                 vm_page_unhold(*m++);
3361
3362         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3363 }
3364
3365 #include "opt_ddb.h"
3366 #ifdef DDB
3367 #include <ddb/ddb.h>
3368
3369 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
3370 {
3371         /* get args */
3372         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
3373
3374         if (!have_addr) {
3375                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
3376                 return;
3377         }
3378
3379         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
3380         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, "
3381                   "b_resid = %ld\nb_dev = (%d,%d), b_data = %p, "
3382                   "b_blkno = %d, b_pblkno = %d\n",
3383                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
3384                   major(bp->b_dev), minor(bp->b_dev),
3385                   bp->b_data, bp->b_blkno, bp->b_pblkno);
3386         if (bp->b_npages) {
3387                 int i;
3388                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
3389                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3390                         vm_page_t m;
3391                         m = bp->b_pages[i];
3392                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
3393                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3394                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
3395                                 db_printf(",");
3396                 }
3397                 db_printf("\n");
3398         }
3399 }
3400 #endif /* DDB */