kernel - Fix several low memory+swap pageout/killproc issues
[dragonfly.git] / sys / vm / swap_pager.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1998-2010 The DragonFly Project.  All rights reserved.
5  * 
6  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
7  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
8  * 
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
17  *    the documentation and/or other materials provided with the
18  *    distribution.
19  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
20  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
21  *    from this software without specific, prior written permission.
22  * 
23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
24  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
25  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
26  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
27  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
28  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
29  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
30  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
31  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
32  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
33  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  * 
36  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
37  * Copyright (c) 1990 University of Utah.
38  * Copyright (c) 1991, 1993
39  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
40  *
41  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
42  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
43  * Science Department.
44  *
45  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
46  * modification, are permitted provided that the following conditions
47  * are met:
48  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
49  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
50  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
51  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
52  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
53  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
54  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
55  *    without specific prior written permission.
56  *
57  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
58  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
59  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
60  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
61  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
62  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
63  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
64  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
65  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
66  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
67  * SUCH DAMAGE.
68  *
69  *                              New Swap System
70  *                              Matthew Dillon
71  *
72  * Radix Bitmap 'blists'.
73  *
74  *      - The new swapper uses the new radix bitmap code.  This should scale
75  *        to arbitrarily small or arbitrarily large swap spaces and an almost
76  *        arbitrary degree of fragmentation.
77  *
78  * Features:
79  *
80  *      - on the fly reallocation of swap during putpages.  The new system
81  *        does not try to keep previously allocated swap blocks for dirty
82  *        pages.  
83  *
84  *      - on the fly deallocation of swap
85  *
86  *      - No more garbage collection required.  Unnecessarily allocated swap
87  *        blocks only exist for dirty vm_page_t's now and these are already
88  *        cycled (in a high-load system) by the pager.  We also do on-the-fly
89  *        removal of invalidated swap blocks when a page is destroyed
90  *        or renamed.
91  *
92  * from: Utah $Hdr: swap_pager.c 1.4 91/04/30$
93  * @(#)swap_pager.c     8.9 (Berkeley) 3/21/94
94  * $FreeBSD: src/sys/vm/swap_pager.c,v 1.130.2.12 2002/08/31 21:15:55 dillon Exp $
95  */
96
97 #include <sys/param.h>
98 #include <sys/systm.h>
99 #include <sys/conf.h>
100 #include <sys/kernel.h>
101 #include <sys/proc.h>
102 #include <sys/buf.h>
103 #include <sys/vnode.h>
104 #include <sys/malloc.h>
105 #include <sys/vmmeter.h>
106 #include <sys/sysctl.h>
107 #include <sys/blist.h>
108 #include <sys/lock.h>
109 #include <sys/thread2.h>
110
111 #include "opt_swap.h"
112 #include <vm/vm.h>
113 #include <vm/vm_object.h>
114 #include <vm/vm_page.h>
115 #include <vm/vm_pager.h>
116 #include <vm/vm_pageout.h>
117 #include <vm/swap_pager.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/vm_zone.h>
120 #include <vm/vnode_pager.h>
121
122 #include <sys/buf2.h>
123 #include <vm/vm_page2.h>
124
125 #ifndef MAX_PAGEOUT_CLUSTER
126 #define MAX_PAGEOUT_CLUSTER     SWB_NPAGES
127 #endif
128
129 #define SWM_FREE        0x02    /* free, period                 */
130 #define SWM_POP         0x04    /* pop out                      */
131
132 #define SWBIO_READ      0x01
133 #define SWBIO_WRITE     0x02
134 #define SWBIO_SYNC      0x04
135
136 struct swfreeinfo {
137         vm_object_t     object;
138         vm_pindex_t     basei;
139         vm_pindex_t     begi;
140         vm_pindex_t     endi;   /* inclusive */
141 };
142
143 struct swswapoffinfo {
144         vm_object_t     object;
145         int             devidx;
146         int             shared;
147 };
148
149 /*
150  * vm_swap_size is in page-sized chunks now.  It was DEV_BSIZE'd chunks
151  * in the old system.
152  */
153
154 int swap_pager_full;            /* swap space exhaustion (task killing) */
155 int swap_fail_ticks;            /* when we became exhausted */
156 int swap_pager_almost_full;     /* swap space exhaustion (w/ hysteresis)*/
157 int vm_swap_cache_use;
158 int vm_swap_anon_use;
159 static int vm_report_swap_allocs;
160
161 static int nsw_rcount;          /* free read buffers                    */
162 static int nsw_wcount_sync;     /* limit write buffers / synchronous    */
163 static int nsw_wcount_async;    /* limit write buffers / asynchronous   */
164 static int nsw_wcount_async_max;/* assigned maximum                     */
165 static int nsw_cluster_max;     /* maximum VOP I/O allowed              */
166
167 struct blist *swapblist;
168 static int swap_async_max = 4;  /* maximum in-progress async I/O's      */
169 static int swap_burst_read = 0; /* allow burst reading */
170 static swblk_t swapiterator;    /* linearize allocations */
171
172 static struct spinlock swapbp_spin = SPINLOCK_INITIALIZER(&swapbp_spin, "swapbp_spin");
173
174 /* from vm_swap.c */
175 extern struct vnode *swapdev_vp;
176 extern struct swdevt *swdevt;
177 extern int nswdev;
178
179 #define BLK2DEVIDX(blk) (nswdev > 1 ? blk / dmmax % nswdev : 0)
180
181 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_async_max,
182         CTLFLAG_RW, &swap_async_max, 0, "Maximum running async swap ops");
183 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_burst_read,
184         CTLFLAG_RW, &swap_burst_read, 0, "Allow burst reads for pageins");
185
186 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_cache_use,
187         CTLFLAG_RD, &vm_swap_cache_use, 0, "");
188 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_anon_use,
189         CTLFLAG_RD, &vm_swap_anon_use, 0, "");
190 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_size,
191         CTLFLAG_RD, &vm_swap_size, 0, "");
192 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, report_swap_allocs,
193         CTLFLAG_RW, &vm_report_swap_allocs, 0, "");
194
195 vm_zone_t               swap_zone;
196
197 /*
198  * Red-Black tree for swblock entries
199  *
200  * The caller must hold vm_token
201  */
202 RB_GENERATE2(swblock_rb_tree, swblock, swb_entry, rb_swblock_compare,
203              vm_pindex_t, swb_index);
204
205 int
206 rb_swblock_compare(struct swblock *swb1, struct swblock *swb2)
207 {
208         if (swb1->swb_index < swb2->swb_index)
209                 return(-1);
210         if (swb1->swb_index > swb2->swb_index)
211                 return(1);
212         return(0);
213 }
214
215 static
216 int
217 rb_swblock_scancmp(struct swblock *swb, void *data)
218 {
219         struct swfreeinfo *info = data;
220
221         if (swb->swb_index < info->basei)
222                 return(-1);
223         if (swb->swb_index > info->endi)
224                 return(1);
225         return(0);
226 }
227
228 static
229 int
230 rb_swblock_condcmp(struct swblock *swb, void *data)
231 {
232         struct swfreeinfo *info = data;
233
234         if (swb->swb_index < info->basei)
235                 return(-1);
236         return(0);
237 }
238
239 /*
240  * pagerops for OBJT_SWAP - "swap pager".  Some ops are also global procedure
241  * calls hooked from other parts of the VM system and do not appear here.
242  * (see vm/swap_pager.h).
243  */
244
245 static void     swap_pager_dealloc (vm_object_t object);
246 static int      swap_pager_getpage (vm_object_t, vm_page_t *, int);
247 static void     swap_chain_iodone(struct bio *biox);
248
249 struct pagerops swappagerops = {
250         swap_pager_dealloc,     /* deallocate an OBJT_SWAP object       */
251         swap_pager_getpage,     /* pagein                               */
252         swap_pager_putpages,    /* pageout                              */
253         swap_pager_haspage      /* get backing store status for page    */
254 };
255
256 /*
257  * dmmax is in page-sized chunks with the new swap system.  It was
258  * dev-bsized chunks in the old.  dmmax is always a power of 2.
259  *
260  * swap_*() routines are externally accessible.  swp_*() routines are
261  * internal.
262  */
263
264 int dmmax;
265 static int dmmax_mask;
266 int nswap_lowat = 128;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
267 int nswap_hiwat = 512;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
268
269 static __inline void    swp_sizecheck (void);
270 static void     swp_pager_async_iodone (struct bio *bio);
271
272 /*
273  * Swap bitmap functions
274  */
275
276 static __inline void    swp_pager_freeswapspace(vm_object_t object,
277                                                 swblk_t blk, int npages);
278 static __inline swblk_t swp_pager_getswapspace(vm_object_t object, int npages);
279
280 /*
281  * Metadata functions
282  */
283
284 static void swp_pager_meta_convert(vm_object_t);
285 static void swp_pager_meta_build(vm_object_t, vm_pindex_t, swblk_t);
286 static void swp_pager_meta_free(vm_object_t, vm_pindex_t, vm_pindex_t);
287 static void swp_pager_meta_free_all(vm_object_t);
288 static swblk_t swp_pager_meta_ctl(vm_object_t, vm_pindex_t, int);
289
290 /*
291  * SWP_SIZECHECK() -    update swap_pager_full indication
292  *      
293  *      update the swap_pager_almost_full indication and warn when we are
294  *      about to run out of swap space, using lowat/hiwat hysteresis.
295  *
296  *      Clear swap_pager_full ( task killing ) indication when lowat is met.
297  *
298  * No restrictions on call
299  * This routine may not block.
300  * SMP races are ok.
301  */
302 static __inline void
303 swp_sizecheck(void)
304 {
305         if (vm_swap_size < nswap_lowat) {
306                 if (swap_pager_almost_full == 0) {
307                         kprintf("swap_pager: out of swap space\n");
308                         swap_pager_almost_full = 1;
309                         swap_fail_ticks = ticks;
310                 }
311         } else {
312                 swap_pager_full = 0;
313                 if (vm_swap_size > nswap_hiwat)
314                         swap_pager_almost_full = 0;
315         }
316 }
317
318 /*
319  * SWAP_PAGER_INIT() -  initialize the swap pager!
320  *
321  *      Expected to be started from system init.  NOTE:  This code is run 
322  *      before much else so be careful what you depend on.  Most of the VM
323  *      system has yet to be initialized at this point.
324  *
325  * Called from the low level boot code only.
326  */
327 static void
328 swap_pager_init(void *arg __unused)
329 {
330         /*
331          * Device Stripe, in PAGE_SIZE'd blocks
332          */
333         dmmax = SWB_NPAGES * 2;
334         dmmax_mask = ~(dmmax - 1);
335 }
336 SYSINIT(vm_mem, SI_BOOT1_VM, SI_ORDER_THIRD, swap_pager_init, NULL);
337
338 /*
339  * SWAP_PAGER_SWAP_INIT() - swap pager initialization from pageout process
340  *
341  *      Expected to be started from pageout process once, prior to entering
342  *      its main loop.
343  *
344  * Called from the low level boot code only.
345  */
346 void
347 swap_pager_swap_init(void)
348 {
349         int n, n2;
350
351         /*
352          * Number of in-transit swap bp operations.  Don't
353          * exhaust the pbufs completely.  Make sure we
354          * initialize workable values (0 will work for hysteresis
355          * but it isn't very efficient).
356          *
357          * The nsw_cluster_max is constrained by the number of pages an XIO
358          * holds, i.e., (MAXPHYS/PAGE_SIZE) and our locally defined
359          * MAX_PAGEOUT_CLUSTER.   Also be aware that swap ops are
360          * constrained by the swap device interleave stripe size.
361          *
362          * Currently we hardwire nsw_wcount_async to 4.  This limit is 
363          * designed to prevent other I/O from having high latencies due to
364          * our pageout I/O.  The value 4 works well for one or two active swap
365          * devices but is probably a little low if you have more.  Even so,
366          * a higher value would probably generate only a limited improvement
367          * with three or four active swap devices since the system does not
368          * typically have to pageout at extreme bandwidths.   We will want
369          * at least 2 per swap devices, and 4 is a pretty good value if you
370          * have one NFS swap device due to the command/ack latency over NFS.
371          * So it all works out pretty well.
372          */
373
374         nsw_cluster_max = min((MAXPHYS/PAGE_SIZE), MAX_PAGEOUT_CLUSTER);
375
376         nsw_rcount = (nswbuf + 1) / 2;
377         nsw_wcount_sync = (nswbuf + 3) / 4;
378         nsw_wcount_async = 4;
379         nsw_wcount_async_max = nsw_wcount_async;
380
381         /*
382          * The zone is dynamically allocated so generally size it to
383          * maxswzone (32MB to 512MB of KVM).  Set a minimum size based
384          * on physical memory of around 8x (each swblock can hold 16 pages).
385          *
386          * With the advent of SSDs (vs HDs) the practical (swap:memory) ratio
387          * has increased dramatically.
388          */
389         n = vmstats.v_page_count / 2;
390         if (maxswzone && n < maxswzone / sizeof(struct swblock))
391                 n = maxswzone / sizeof(struct swblock);
392         n2 = n;
393
394         do {
395                 swap_zone = zinit(
396                         "SWAPMETA", 
397                         sizeof(struct swblock), 
398                         n,
399                         ZONE_INTERRUPT, 
400                         1);
401                 if (swap_zone != NULL)
402                         break;
403                 /*
404                  * if the allocation failed, try a zone two thirds the
405                  * size of the previous attempt.
406                  */
407                 n -= ((n + 2) / 3);
408         } while (n > 0);
409
410         if (swap_zone == NULL)
411                 panic("swap_pager_swap_init: swap_zone == NULL");
412         if (n2 != n)
413                 kprintf("Swap zone entries reduced from %d to %d.\n", n2, n);
414 }
415
416 /*
417  * SWAP_PAGER_ALLOC() - allocate a new OBJT_SWAP VM object and instantiate
418  *                      its metadata structures.
419  *
420  *      This routine is called from the mmap and fork code to create a new
421  *      OBJT_SWAP object.  We do this by creating an OBJT_DEFAULT object
422  *      and then converting it with swp_pager_meta_convert().
423  *
424  *      We only support unnamed objects.
425  *
426  * No restrictions.
427  */
428 vm_object_t
429 swap_pager_alloc(void *handle, off_t size, vm_prot_t prot, off_t offset)
430 {
431         vm_object_t object;
432
433         KKASSERT(handle == NULL);
434         object = vm_object_allocate_hold(OBJT_DEFAULT,
435                                          OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
436         swp_pager_meta_convert(object);
437         vm_object_drop(object);
438
439         return (object);
440 }
441
442 /*
443  * SWAP_PAGER_DEALLOC() -       remove swap metadata from object
444  *
445  *      The swap backing for the object is destroyed.  The code is 
446  *      designed such that we can reinstantiate it later, but this
447  *      routine is typically called only when the entire object is
448  *      about to be destroyed.
449  *
450  * The object must be locked or unreferenceable.
451  * No other requirements.
452  */
453 static void
454 swap_pager_dealloc(vm_object_t object)
455 {
456         vm_object_hold(object);
457         vm_object_pip_wait(object, "swpdea");
458
459         /*
460          * Free all remaining metadata.  We only bother to free it from 
461          * the swap meta data.  We do not attempt to free swapblk's still
462          * associated with vm_page_t's for this object.  We do not care
463          * if paging is still in progress on some objects.
464          */
465         swp_pager_meta_free_all(object);
466         vm_object_drop(object);
467 }
468
469 /************************************************************************
470  *                      SWAP PAGER BITMAP ROUTINES                      *
471  ************************************************************************/
472
473 /*
474  * SWP_PAGER_GETSWAPSPACE() -   allocate raw swap space
475  *
476  *      Allocate swap for the requested number of pages.  The starting
477  *      swap block number (a page index) is returned or SWAPBLK_NONE
478  *      if the allocation failed.
479  *
480  *      Also has the side effect of advising that somebody made a mistake
481  *      when they configured swap and didn't configure enough.
482  *
483  * The caller must hold the object.
484  * This routine may not block.
485  */
486 static __inline swblk_t
487 swp_pager_getswapspace(vm_object_t object, int npages)
488 {
489         swblk_t blk;
490
491         lwkt_gettoken(&vm_token);
492         blk = blist_allocat(swapblist, npages, swapiterator);
493         if (blk == SWAPBLK_NONE)
494                 blk = blist_allocat(swapblist, npages, 0);
495         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
496                 if (swap_pager_full != 2) {
497                         kprintf("swap_pager_getswapspace: failed alloc=%d\n",
498                                 npages);
499                         swap_pager_full = 2;
500                         if (swap_pager_almost_full == 0)
501                                 swap_fail_ticks = ticks;
502                         swap_pager_almost_full = 1;
503                 }
504         } else {
505                 /* swapiterator = blk; disable for now, doesn't work well */
506                 swapacctspace(blk, -npages);
507                 if (object->type == OBJT_SWAP)
508                         vm_swap_anon_use += npages;
509                 else
510                         vm_swap_cache_use += npages;
511                 swp_sizecheck();
512         }
513         lwkt_reltoken(&vm_token);
514         return(blk);
515 }
516
517 /*
518  * SWP_PAGER_FREESWAPSPACE() -  free raw swap space 
519  *
520  *      This routine returns the specified swap blocks back to the bitmap.
521  *
522  *      Note:  This routine may not block (it could in the old swap code),
523  *      and through the use of the new blist routines it does not block.
524  *
525  *      We must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
526  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
527  *
528  * This routine may not block.
529  */
530
531 static __inline void
532 swp_pager_freeswapspace(vm_object_t object, swblk_t blk, int npages)
533 {
534         struct swdevt *sp = &swdevt[BLK2DEVIDX(blk)];
535
536         lwkt_gettoken(&vm_token);
537         sp->sw_nused -= npages;
538         if (object->type == OBJT_SWAP)
539                 vm_swap_anon_use -= npages;
540         else
541                 vm_swap_cache_use -= npages;
542
543         if (sp->sw_flags & SW_CLOSING) {
544                 lwkt_reltoken(&vm_token);
545                 return;
546         }
547
548         blist_free(swapblist, blk, npages);
549         vm_swap_size += npages;
550         swp_sizecheck();
551         lwkt_reltoken(&vm_token);
552 }
553
554 /*
555  * SWAP_PAGER_FREESPACE() -     frees swap blocks associated with a page
556  *                              range within an object.
557  *
558  *      This is a globally accessible routine.
559  *
560  *      This routine removes swapblk assignments from swap metadata.
561  *
562  *      The external callers of this routine typically have already destroyed 
563  *      or renamed vm_page_t's associated with this range in the object so 
564  *      we should be ok.
565  *
566  * No requirements.
567  */
568 void
569 swap_pager_freespace(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t size)
570 {
571         vm_object_hold(object);
572         swp_pager_meta_free(object, start, size);
573         vm_object_drop(object);
574 }
575
576 /*
577  * No requirements.
578  */
579 void
580 swap_pager_freespace_all(vm_object_t object)
581 {
582         vm_object_hold(object);
583         swp_pager_meta_free_all(object);
584         vm_object_drop(object);
585 }
586
587 /*
588  * This function conditionally frees swap cache swap starting at
589  * (*basei) in the object.  (count) swap blocks will be nominally freed.
590  * The actual number of blocks freed can be more or less than the
591  * requested number.
592  *
593  * This function nominally returns the number of blocks freed.  However,
594  * the actual number of blocks freed may be less then the returned value.
595  * If the function is unable to exhaust the object or if it is able to
596  * free (approximately) the requested number of blocks it returns
597  * a value n > count.
598  *
599  * If we exhaust the object we will return a value n <= count.
600  *
601  * The caller must hold the object.
602  *
603  * WARNING!  If count == 0 then -1 can be returned as a degenerate case,
604  *           callers should always pass a count value > 0.
605  */
606 static int swap_pager_condfree_callback(struct swblock *swap, void *data);
607
608 int
609 swap_pager_condfree(vm_object_t object, vm_pindex_t *basei, int count)
610 {
611         struct swfreeinfo info;
612         int n;
613         int t;
614
615         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
616
617         info.object = object;
618         info.basei = *basei;    /* skip up to this page index */
619         info.begi = count;      /* max swap pages to destroy */
620         info.endi = count * 8;  /* max swblocks to scan */
621
622         swblock_rb_tree_RB_SCAN(&object->swblock_root, rb_swblock_condcmp,
623                                 swap_pager_condfree_callback, &info);
624         *basei = info.basei;
625
626         /*
627          * Take the higher difference swblocks vs pages
628          */
629         n = count - (int)info.begi;
630         t = count * 8 - (int)info.endi;
631         if (n < t)
632                 n = t;
633         if (n < 1)
634                 n = 1;
635         return(n);
636 }
637
638 /*
639  * The idea is to free whole meta-block to avoid fragmenting
640  * the swap space or disk I/O.  We only do this if NO VM pages
641  * are present.
642  *
643  * We do not have to deal with clearing PG_SWAPPED in related VM
644  * pages because there are no related VM pages.
645  *
646  * The caller must hold the object.
647  */
648 static int
649 swap_pager_condfree_callback(struct swblock *swap, void *data)
650 {
651         struct swfreeinfo *info = data;
652         vm_object_t object = info->object;
653         int i;
654
655         for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
656                 if (vm_page_lookup(object, swap->swb_index + i))
657                         break;
658         }
659         info->basei = swap->swb_index + SWAP_META_PAGES;
660         if (i == SWAP_META_PAGES) {
661                 info->begi -= swap->swb_count;
662                 swap_pager_freespace(object, swap->swb_index, SWAP_META_PAGES);
663         }
664         --info->endi;
665         if ((int)info->begi < 0 || (int)info->endi < 0)
666                 return(-1);
667         lwkt_yield();
668         return(0);
669 }
670
671 /*
672  * Called by vm_page_alloc() when a new VM page is inserted
673  * into a VM object.  Checks whether swap has been assigned to
674  * the page and sets PG_SWAPPED as necessary.
675  *
676  * No requirements.
677  */
678 void
679 swap_pager_page_inserted(vm_page_t m)
680 {
681         if (m->object->swblock_count) {
682                 vm_object_hold(m->object);
683                 if (swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, 0) != SWAPBLK_NONE)
684                         vm_page_flag_set(m, PG_SWAPPED);
685                 vm_object_drop(m->object);
686         }
687 }
688
689 /*
690  * SWAP_PAGER_RESERVE() - reserve swap blocks in object
691  *
692  *      Assigns swap blocks to the specified range within the object.  The 
693  *      swap blocks are not zerod.  Any previous swap assignment is destroyed.
694  *
695  *      Returns 0 on success, -1 on failure.
696  *
697  * The caller is responsible for avoiding races in the specified range.
698  * No other requirements.
699  */
700 int
701 swap_pager_reserve(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_size_t size)
702 {
703         int n = 0;
704         swblk_t blk = SWAPBLK_NONE;
705         vm_pindex_t beg = start;        /* save start index */
706
707         vm_object_hold(object);
708
709         while (size) {
710                 if (n == 0) {
711                         n = BLIST_MAX_ALLOC;
712                         while ((blk = swp_pager_getswapspace(object, n)) ==
713                                SWAPBLK_NONE)
714                         {
715                                 n >>= 1;
716                                 if (n == 0) {
717                                         swp_pager_meta_free(object, beg,
718                                                             start - beg);
719                                         vm_object_drop(object);
720                                         return(-1);
721                                 }
722                         }
723                 }
724                 swp_pager_meta_build(object, start, blk);
725                 --size;
726                 ++start;
727                 ++blk;
728                 --n;
729         }
730         swp_pager_meta_free(object, start, n);
731         vm_object_drop(object);
732         return(0);
733 }
734
735 /*
736  * SWAP_PAGER_COPY() -  copy blocks from source pager to destination pager
737  *                      and destroy the source.
738  *
739  *      Copy any valid swapblks from the source to the destination.  In
740  *      cases where both the source and destination have a valid swapblk,
741  *      we keep the destination's.
742  *
743  *      This routine is allowed to block.  It may block allocating metadata
744  *      indirectly through swp_pager_meta_build() or if paging is still in
745  *      progress on the source. 
746  *
747  *      XXX vm_page_collapse() kinda expects us not to block because we 
748  *      supposedly do not need to allocate memory, but for the moment we
749  *      *may* have to get a little memory from the zone allocator, but
750  *      it is taken from the interrupt memory.  We should be ok. 
751  *
752  *      The source object contains no vm_page_t's (which is just as well)
753  *      The source object is of type OBJT_SWAP.
754  *
755  *      The source and destination objects must be held by the caller.
756  */
757 void
758 swap_pager_copy(vm_object_t srcobject, vm_object_t dstobject,
759                 vm_pindex_t base_index, int destroysource)
760 {
761         vm_pindex_t i;
762
763         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(srcobject));
764         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(dstobject));
765
766         /*
767          * transfer source to destination.
768          */
769         for (i = 0; i < dstobject->size; ++i) {
770                 swblk_t dstaddr;
771
772                 /*
773                  * Locate (without changing) the swapblk on the destination,
774                  * unless it is invalid in which case free it silently, or
775                  * if the destination is a resident page, in which case the
776                  * source is thrown away.
777                  */
778                 dstaddr = swp_pager_meta_ctl(dstobject, i, 0);
779
780                 if (dstaddr == SWAPBLK_NONE) {
781                         /*
782                          * Destination has no swapblk and is not resident,
783                          * copy source.
784                          */
785                         swblk_t srcaddr;
786
787                         srcaddr = swp_pager_meta_ctl(srcobject,
788                                                      base_index + i, SWM_POP);
789
790                         if (srcaddr != SWAPBLK_NONE)
791                                 swp_pager_meta_build(dstobject, i, srcaddr);
792                 } else {
793                         /*
794                          * Destination has valid swapblk or it is represented
795                          * by a resident page.  We destroy the sourceblock.
796                          */
797                         swp_pager_meta_ctl(srcobject, base_index + i, SWM_FREE);
798                 }
799         }
800
801         /*
802          * Free left over swap blocks in source.
803          *
804          * We have to revert the type to OBJT_DEFAULT so we do not accidently
805          * double-remove the object from the swap queues.
806          */
807         if (destroysource) {
808                 /*
809                  * Reverting the type is not necessary, the caller is going
810                  * to destroy srcobject directly, but I'm doing it here
811                  * for consistency since we've removed the object from its
812                  * queues.
813                  */
814                 swp_pager_meta_free_all(srcobject);
815                 if (srcobject->type == OBJT_SWAP)
816                         srcobject->type = OBJT_DEFAULT;
817         }
818 }
819
820 /*
821  * SWAP_PAGER_HASPAGE() -       determine if we have good backing store for
822  *                              the requested page.
823  *
824  *      We determine whether good backing store exists for the requested
825  *      page and return TRUE if it does, FALSE if it doesn't.
826  *
827  *      If TRUE, we also try to determine how much valid, contiguous backing
828  *      store exists before and after the requested page within a reasonable
829  *      distance.  We do not try to restrict it to the swap device stripe
830  *      (that is handled in getpages/putpages).  It probably isn't worth
831  *      doing here.
832  *
833  * No requirements.
834  */
835 boolean_t
836 swap_pager_haspage(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
837 {
838         swblk_t blk0;
839
840         /*
841          * do we have good backing store at the requested index ?
842          */
843         vm_object_hold(object);
844         blk0 = swp_pager_meta_ctl(object, pindex, 0);
845
846         if (blk0 == SWAPBLK_NONE) {
847                 vm_object_drop(object);
848                 return (FALSE);
849         }
850         vm_object_drop(object);
851         return (TRUE);
852 }
853
854 /*
855  * SWAP_PAGER_PAGE_UNSWAPPED() - remove swap backing store related to page
856  *
857  * This removes any associated swap backing store, whether valid or
858  * not, from the page.  This operates on any VM object, not just OBJT_SWAP
859  * objects.
860  *
861  * This routine is typically called when a page is made dirty, at
862  * which point any associated swap can be freed.  MADV_FREE also
863  * calls us in a special-case situation
864  *
865  * NOTE!!!  If the page is clean and the swap was valid, the caller
866  * should make the page dirty before calling this routine.  This routine
867  * does NOT change the m->dirty status of the page.  Also: MADV_FREE
868  * depends on it.
869  *
870  * The page must be busied or soft-busied.
871  * The caller can hold the object to avoid blocking, else we might block.
872  * No other requirements.
873  */
874 void
875 swap_pager_unswapped(vm_page_t m)
876 {
877         if (m->flags & PG_SWAPPED) {
878                 vm_object_hold(m->object);
879                 KKASSERT(m->flags & PG_SWAPPED);
880                 swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, SWM_FREE);
881                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPPED);
882                 vm_object_drop(m->object);
883         }
884 }
885
886 /*
887  * SWAP_PAGER_STRATEGY() - read, write, free blocks
888  *
889  * This implements a VM OBJECT strategy function using swap backing store.
890  * This can operate on any VM OBJECT type, not necessarily just OBJT_SWAP
891  * types.
892  *
893  * This is intended to be a cacheless interface (i.e. caching occurs at
894  * higher levels), and is also used as a swap-based SSD cache for vnode
895  * and device objects.
896  *
897  * All I/O goes directly to and from the swap device.
898  *      
899  * We currently attempt to run I/O synchronously or asynchronously as
900  * the caller requests.  This isn't perfect because we loose error
901  * sequencing when we run multiple ops in parallel to satisfy a request.
902  * But this is swap, so we let it all hang out.
903  *
904  * No requirements.
905  */
906 void
907 swap_pager_strategy(vm_object_t object, struct bio *bio)
908 {
909         struct buf *bp = bio->bio_buf;
910         struct bio *nbio;
911         vm_pindex_t start;
912         vm_pindex_t biox_blkno = 0;
913         int count;
914         char *data;
915         struct bio *biox;
916         struct buf *bufx;
917 #if 0
918         struct bio_track *track;
919 #endif
920
921 #if 0
922         /*
923          * tracking for swapdev vnode I/Os
924          */
925         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
926                 track = &swapdev_vp->v_track_read;
927         else
928                 track = &swapdev_vp->v_track_write;
929 #endif
930
931         if (bp->b_bcount & PAGE_MASK) {
932                 bp->b_error = EINVAL;
933                 bp->b_flags |= B_ERROR | B_INVAL;
934                 biodone(bio);
935                 kprintf("swap_pager_strategy: bp %p offset %lld size %d, "
936                         "not page bounded\n",
937                         bp, (long long)bio->bio_offset, (int)bp->b_bcount);
938                 return;
939         }
940
941         /*
942          * Clear error indication, initialize page index, count, data pointer.
943          */
944         bp->b_error = 0;
945         bp->b_flags &= ~B_ERROR;
946         bp->b_resid = bp->b_bcount;
947
948         start = (vm_pindex_t)(bio->bio_offset >> PAGE_SHIFT);
949         count = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
950         data = bp->b_data;
951
952         /*
953          * Deal with BUF_CMD_FREEBLKS
954          */
955         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_FREEBLKS) {
956                 /*
957                  * FREE PAGE(s) - destroy underlying swap that is no longer
958                  *                needed.
959                  */
960                 vm_object_hold(object);
961                 swp_pager_meta_free(object, start, count);
962                 vm_object_drop(object);
963                 bp->b_resid = 0;
964                 biodone(bio);
965                 return;
966         }
967
968         /*
969          * We need to be able to create a new cluster of I/O's.  We cannot
970          * use the caller fields of the passed bio so push a new one.
971          *
972          * Because nbio is just a placeholder for the cluster links,
973          * we can biodone() the original bio instead of nbio to make
974          * things a bit more efficient.
975          */
976         nbio = push_bio(bio);
977         nbio->bio_offset = bio->bio_offset;
978         nbio->bio_caller_info1.cluster_head = NULL;
979         nbio->bio_caller_info2.cluster_tail = NULL;
980
981         biox = NULL;
982         bufx = NULL;
983
984         /*
985          * Execute read or write
986          */
987         vm_object_hold(object);
988
989         while (count > 0) {
990                 swblk_t blk;
991
992                 /*
993                  * Obtain block.  If block not found and writing, allocate a
994                  * new block and build it into the object.
995                  */
996                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, start, 0);
997                 if ((blk == SWAPBLK_NONE) && bp->b_cmd != BUF_CMD_READ) {
998                         blk = swp_pager_getswapspace(object, 1);
999                         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1000                                 bp->b_error = ENOMEM;
1001                                 bp->b_flags |= B_ERROR;
1002                                 break;
1003                         }
1004                         swp_pager_meta_build(object, start, blk);
1005                 }
1006                         
1007                 /*
1008                  * Do we have to flush our current collection?  Yes if:
1009                  *
1010                  *      - no swap block at this index
1011                  *      - swap block is not contiguous
1012                  *      - we cross a physical disk boundry in the
1013                  *        stripe.
1014                  */
1015                 if (
1016                     biox && (biox_blkno + btoc(bufx->b_bcount) != blk ||
1017                      ((biox_blkno ^ blk) & dmmax_mask)
1018                     )
1019                 ) {
1020                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ) {
1021                                 ++mycpu->gd_cnt.v_swapin;
1022                                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += btoc(bufx->b_bcount);
1023                         } else {
1024                                 ++mycpu->gd_cnt.v_swapout;
1025                                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += btoc(bufx->b_bcount);
1026                                 bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1027                         }
1028
1029                         /*
1030                          * Finished with this buf.
1031                          */
1032                         KKASSERT(bufx->b_bcount != 0);
1033                         if (bufx->b_cmd != BUF_CMD_READ)
1034                                 bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1035                         biox = NULL;
1036                         bufx = NULL;
1037                 }
1038
1039                 /*
1040                  * Add new swapblk to biox, instantiating biox if necessary.
1041                  * Zero-fill reads are able to take a shortcut.
1042                  */
1043                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1044                         /*
1045                          * We can only get here if we are reading.  Since
1046                          * we are at splvm() we can safely modify b_resid,
1047                          * even if chain ops are in progress.
1048                          */
1049                         bzero(data, PAGE_SIZE);
1050                         bp->b_resid -= PAGE_SIZE;
1051                 } else {
1052                         if (biox == NULL) {
1053                                 /* XXX chain count > 4, wait to <= 4 */
1054
1055                                 bufx = getpbuf(NULL);
1056                                 biox = &bufx->b_bio1;
1057                                 cluster_append(nbio, bufx);
1058                                 bufx->b_flags |= (bp->b_flags & B_ORDERED);
1059                                 bufx->b_cmd = bp->b_cmd;
1060                                 biox->bio_done = swap_chain_iodone;
1061                                 biox->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1062                                 biox->bio_caller_info1.cluster_parent = nbio;
1063                                 biox_blkno = blk;
1064                                 bufx->b_bcount = 0;
1065                                 bufx->b_data = data;
1066                         }
1067                         bufx->b_bcount += PAGE_SIZE;
1068                 }
1069                 --count;
1070                 ++start;
1071                 data += PAGE_SIZE;
1072         }
1073
1074         vm_object_drop(object);
1075
1076         /*
1077          *  Flush out last buffer
1078          */
1079         if (biox) {
1080                 if (bufx->b_cmd == BUF_CMD_READ) {
1081                         ++mycpu->gd_cnt.v_swapin;
1082                         mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += btoc(bufx->b_bcount);
1083                 } else {
1084                         ++mycpu->gd_cnt.v_swapout;
1085                         mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += btoc(bufx->b_bcount);
1086                         bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1087                 }
1088                 KKASSERT(bufx->b_bcount);
1089                 if (bufx->b_cmd != BUF_CMD_READ)
1090                         bufx->b_dirtyend = bufx->b_bcount;
1091                 /* biox, bufx = NULL */
1092         }
1093
1094         /*
1095          * Now initiate all the I/O.  Be careful looping on our chain as
1096          * I/O's may complete while we are still initiating them.
1097          *
1098          * If the request is a 100% sparse read no bios will be present
1099          * and we just biodone() the buffer.
1100          */
1101         nbio->bio_caller_info2.cluster_tail = NULL;
1102         bufx = nbio->bio_caller_info1.cluster_head;
1103
1104         if (bufx) {
1105                 while (bufx) {
1106                         biox = &bufx->b_bio1;
1107                         BUF_KERNPROC(bufx);
1108                         bufx = bufx->b_cluster_next;
1109                         vn_strategy(swapdev_vp, biox);
1110                 }
1111         } else {
1112                 biodone(bio);
1113         }
1114
1115         /*
1116          * Completion of the cluster will also call biodone_chain(nbio).
1117          * We never call biodone(nbio) so we don't have to worry about
1118          * setting up a bio_done callback.  It's handled in the sub-IO.
1119          */
1120         /**/
1121 }
1122
1123 /*
1124  * biodone callback
1125  *
1126  * No requirements.
1127  */
1128 static void
1129 swap_chain_iodone(struct bio *biox)
1130 {
1131         struct buf **nextp;
1132         struct buf *bufx;       /* chained sub-buffer */
1133         struct bio *nbio;       /* parent nbio with chain glue */
1134         struct buf *bp;         /* original bp associated with nbio */
1135         int chain_empty;
1136
1137         bufx = biox->bio_buf;
1138         nbio = biox->bio_caller_info1.cluster_parent;
1139         bp = nbio->bio_buf;
1140
1141         /*
1142          * Update the original buffer
1143          */
1144         KKASSERT(bp != NULL);
1145         if (bufx->b_flags & B_ERROR) {
1146                 atomic_set_int(&bufx->b_flags, B_ERROR);
1147                 bp->b_error = bufx->b_error;    /* race ok */
1148         } else if (bufx->b_resid != 0) {
1149                 atomic_set_int(&bufx->b_flags, B_ERROR);
1150                 bp->b_error = EINVAL;           /* race ok */
1151         } else {
1152                 atomic_subtract_int(&bp->b_resid, bufx->b_bcount);
1153         }
1154
1155         /*
1156          * Remove us from the chain.
1157          */
1158         spin_lock(&swapbp_spin);
1159         nextp = &nbio->bio_caller_info1.cluster_head;
1160         while (*nextp != bufx) {
1161                 KKASSERT(*nextp != NULL);
1162                 nextp = &(*nextp)->b_cluster_next;
1163         }
1164         *nextp = bufx->b_cluster_next;
1165         chain_empty = (nbio->bio_caller_info1.cluster_head == NULL);
1166         spin_unlock(&swapbp_spin);
1167
1168         /*
1169          * Clean up bufx.  If the chain is now empty we finish out
1170          * the parent.  Note that we may be racing other completions
1171          * so we must use the chain_empty status from above.
1172          */
1173         if (chain_empty) {
1174                 if (bp->b_resid != 0 && !(bp->b_flags & B_ERROR)) {
1175                         atomic_set_int(&bp->b_flags, B_ERROR);
1176                         bp->b_error = EINVAL;
1177                 }
1178                 biodone_chain(nbio);
1179         }
1180         relpbuf(bufx, NULL);
1181 }
1182
1183 /*
1184  * SWAP_PAGER_GETPAGES() - bring page in from swap
1185  *
1186  * The requested page may have to be brought in from swap.  Calculate the
1187  * swap block and bring in additional pages if possible.  All pages must
1188  * have contiguous swap block assignments and reside in the same object.
1189  *
1190  * The caller has a single vm_object_pip_add() reference prior to
1191  * calling us and we should return with the same.
1192  *
1193  * The caller has BUSY'd the page.  We should return with (*mpp) left busy,
1194  * and any additinal pages unbusied.
1195  *
1196  * If the caller encounters a PG_RAM page it will pass it to us even though
1197  * it may be valid and dirty.  We cannot overwrite the page in this case!
1198  * The case is used to allow us to issue pure read-aheads.
1199  *
1200  * NOTE! XXX This code does not entirely pipeline yet due to the fact that
1201  *       the PG_RAM page is validated at the same time as mreq.  What we
1202  *       really need to do is issue a separate read-ahead pbuf.
1203  *
1204  * No requirements.
1205  */
1206 static int
1207 swap_pager_getpage(vm_object_t object, vm_page_t *mpp, int seqaccess)
1208 {
1209         struct buf *bp;
1210         struct bio *bio;
1211         vm_page_t mreq;
1212         vm_page_t m;
1213         vm_offset_t kva;
1214         swblk_t blk;
1215         int i;
1216         int j;
1217         int raonly;
1218         int error;
1219         u_int32_t flags;
1220         vm_page_t marray[XIO_INTERNAL_PAGES];
1221
1222         mreq = *mpp;
1223
1224         vm_object_hold(object);
1225         if (mreq->object != object) {
1226                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1227                     object, 
1228                     mreq->object
1229                 );
1230         }
1231
1232         /*
1233          * We don't want to overwrite a fully valid page as it might be
1234          * dirty.  This case can occur when e.g. vm_fault hits a perfectly
1235          * valid page with PG_RAM set.
1236          *
1237          * In this case we see if the next page is a suitable page-in
1238          * candidate and if it is we issue read-ahead.  PG_RAM will be
1239          * set on the last page of the read-ahead to continue the pipeline.
1240          */
1241         if (mreq->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
1242                 if (swap_burst_read == 0 || mreq->pindex + 1 >= object->size) {
1243                         vm_object_drop(object);
1244                         return(VM_PAGER_OK);
1245                 }
1246                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, mreq->pindex + 1, 0);
1247                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1248                         vm_object_drop(object);
1249                         return(VM_PAGER_OK);
1250                 }
1251                 m = vm_page_lookup_busy_try(object, mreq->pindex + 1,
1252                                             TRUE, &error);
1253                 if (error) {
1254                         vm_object_drop(object);
1255                         return(VM_PAGER_OK);
1256                 } else if (m == NULL) {
1257                         /*
1258                          * Use VM_ALLOC_QUICK to avoid blocking on cache
1259                          * page reuse.
1260                          */
1261                         m = vm_page_alloc(object, mreq->pindex + 1,
1262                                           VM_ALLOC_QUICK);
1263                         if (m == NULL) {
1264                                 vm_object_drop(object);
1265                                 return(VM_PAGER_OK);
1266                         }
1267                 } else {
1268                         if (m->valid) {
1269                                 vm_page_wakeup(m);
1270                                 vm_object_drop(object);
1271                                 return(VM_PAGER_OK);
1272                         }
1273                         vm_page_unqueue_nowakeup(m);
1274                 }
1275                 /* page is busy */
1276                 mreq = m;
1277                 raonly = 1;
1278         } else {
1279                 raonly = 0;
1280         }
1281
1282         /*
1283          * Try to block-read contiguous pages from swap if sequential,
1284          * otherwise just read one page.  Contiguous pages from swap must
1285          * reside within a single device stripe because the I/O cannot be
1286          * broken up across multiple stripes.
1287          *
1288          * Note that blk and iblk can be SWAPBLK_NONE but the loop is
1289          * set up such that the case(s) are handled implicitly.
1290          */
1291         blk = swp_pager_meta_ctl(mreq->object, mreq->pindex, 0);
1292         marray[0] = mreq;
1293
1294         for (i = 1; swap_burst_read &&
1295                     i < XIO_INTERNAL_PAGES &&
1296                     mreq->pindex + i < object->size; ++i) {
1297                 swblk_t iblk;
1298
1299                 iblk = swp_pager_meta_ctl(object, mreq->pindex + i, 0);
1300                 if (iblk != blk + i)
1301                         break;
1302                 if ((blk ^ iblk) & dmmax_mask)
1303                         break;
1304                 m = vm_page_lookup_busy_try(object, mreq->pindex + i,
1305                                             TRUE, &error);
1306                 if (error) {
1307                         break;
1308                 } else if (m == NULL) {
1309                         /*
1310                          * Use VM_ALLOC_QUICK to avoid blocking on cache
1311                          * page reuse.
1312                          */
1313                         m = vm_page_alloc(object, mreq->pindex + i,
1314                                           VM_ALLOC_QUICK);
1315                         if (m == NULL)
1316                                 break;
1317                 } else {
1318                         if (m->valid) {
1319                                 vm_page_wakeup(m);
1320                                 break;
1321                         }
1322                         vm_page_unqueue_nowakeup(m);
1323                 }
1324                 /* page is busy */
1325                 marray[i] = m;
1326         }
1327         if (i > 1)
1328                 vm_page_flag_set(marray[i - 1], PG_RAM);
1329
1330         /*
1331          * If mreq is the requested page and we have nothing to do return
1332          * VM_PAGER_FAIL.  If raonly is set mreq is just another read-ahead
1333          * page and must be cleaned up.
1334          */
1335         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1336                 KKASSERT(i == 1);
1337                 if (raonly) {
1338                         vnode_pager_freepage(mreq);
1339                         vm_object_drop(object);
1340                         return(VM_PAGER_OK);
1341                 } else {
1342                         vm_object_drop(object);
1343                         return(VM_PAGER_FAIL);
1344                 }
1345         }
1346
1347         /*
1348          * map our page(s) into kva for input
1349          */
1350         bp = getpbuf_kva(&nsw_rcount);
1351         bio = &bp->b_bio1;
1352         kva = (vm_offset_t) bp->b_kvabase;
1353         bcopy(marray, bp->b_xio.xio_pages, i * sizeof(vm_page_t));
1354         pmap_qenter(kva, bp->b_xio.xio_pages, i);
1355
1356         bp->b_data = (caddr_t)kva;
1357         bp->b_bcount = PAGE_SIZE * i;
1358         bp->b_xio.xio_npages = i;
1359         bio->bio_done = swp_pager_async_iodone;
1360         bio->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1361         bio->bio_caller_info1.index = SWBIO_READ;
1362
1363         /*
1364          * Set index.  If raonly set the index beyond the array so all
1365          * the pages are treated the same, otherwise the original mreq is
1366          * at index 0.
1367          */
1368         if (raonly)
1369                 bio->bio_driver_info = (void *)(intptr_t)i;
1370         else
1371                 bio->bio_driver_info = (void *)(intptr_t)0;
1372
1373         for (j = 0; j < i; ++j)
1374                 vm_page_flag_set(bp->b_xio.xio_pages[j], PG_SWAPINPROG);
1375
1376         mycpu->gd_cnt.v_swapin++;
1377         mycpu->gd_cnt.v_swappgsin += bp->b_xio.xio_npages;
1378
1379         /*
1380          * We still hold the lock on mreq, and our automatic completion routine
1381          * does not remove it.
1382          */
1383         vm_object_pip_add(object, bp->b_xio.xio_npages);
1384
1385         /*
1386          * perform the I/O.  NOTE!!!  bp cannot be considered valid after
1387          * this point because we automatically release it on completion.
1388          * Instead, we look at the one page we are interested in which we
1389          * still hold a lock on even through the I/O completion.
1390          *
1391          * The other pages in our m[] array are also released on completion,
1392          * so we cannot assume they are valid anymore either.
1393          */
1394         bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
1395         BUF_KERNPROC(bp);
1396         vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1397
1398         /*
1399          * Wait for the page we want to complete.  PG_SWAPINPROG is always
1400          * cleared on completion.  If an I/O error occurs, SWAPBLK_NONE
1401          * is set in the meta-data.
1402          *
1403          * If this is a read-ahead only we return immediately without
1404          * waiting for I/O.
1405          */
1406         if (raonly) {
1407                 vm_object_drop(object);
1408                 return(VM_PAGER_OK);
1409         }
1410
1411         /*
1412          * Read-ahead includes originally requested page case.
1413          */
1414         for (;;) {
1415                 flags = mreq->flags;
1416                 cpu_ccfence();
1417                 if ((flags & PG_SWAPINPROG) == 0)
1418                         break;
1419                 tsleep_interlock(mreq, 0);
1420                 if (!atomic_cmpset_int(&mreq->flags, flags,
1421                                        flags | PG_WANTED | PG_REFERENCED)) {
1422                         continue;
1423                 }
1424                 mycpu->gd_cnt.v_intrans++;
1425                 if (tsleep(mreq, PINTERLOCKED, "swread", hz*20)) {
1426                         kprintf(
1427                             "swap_pager: indefinite wait buffer: "
1428                                 " offset: %lld, size: %ld\n",
1429                             (long long)bio->bio_offset,
1430                             (long)bp->b_bcount
1431                         );
1432                 }
1433         }
1434
1435         /*
1436          * mreq is left bussied after completion, but all the other pages
1437          * are freed.  If we had an unrecoverable read error the page will
1438          * not be valid.
1439          */
1440         vm_object_drop(object);
1441         if (mreq->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
1442                 return(VM_PAGER_ERROR);
1443         else
1444                 return(VM_PAGER_OK);
1445
1446         /*
1447          * A final note: in a low swap situation, we cannot deallocate swap
1448          * and mark a page dirty here because the caller is likely to mark
1449          * the page clean when we return, causing the page to possibly revert 
1450          * to all-zero's later.
1451          */
1452 }
1453
1454 /*
1455  *      swap_pager_putpages: 
1456  *
1457  *      Assign swap (if necessary) and initiate I/O on the specified pages.
1458  *
1459  *      We support both OBJT_DEFAULT and OBJT_SWAP objects.  DEFAULT objects
1460  *      are automatically converted to SWAP objects.
1461  *
1462  *      In a low memory situation we may block in vn_strategy(), but the new 
1463  *      vm_page reservation system coupled with properly written VFS devices 
1464  *      should ensure that no low-memory deadlock occurs.  This is an area
1465  *      which needs work.
1466  *
1467  *      The parent has N vm_object_pip_add() references prior to
1468  *      calling us and will remove references for rtvals[] that are
1469  *      not set to VM_PAGER_PEND.  We need to remove the rest on I/O
1470  *      completion.
1471  *
1472  *      The parent has soft-busy'd the pages it passes us and will unbusy
1473  *      those whos rtvals[] entry is not set to VM_PAGER_PEND on return.
1474  *      We need to unbusy the rest on I/O completion.
1475  *
1476  * No requirements.
1477  */
1478 void
1479 swap_pager_putpages(vm_object_t object, vm_page_t *m, int count,
1480                     int sync, int *rtvals)
1481 {
1482         int i;
1483         int n = 0;
1484
1485         vm_object_hold(object);
1486
1487         if (count && m[0]->object != object) {
1488                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1489                     object, 
1490                     m[0]->object
1491                 );
1492         }
1493
1494         /*
1495          * Step 1
1496          *
1497          * Turn object into OBJT_SWAP
1498          * check for bogus sysops
1499          * force sync if not pageout process
1500          */
1501         if (object->type == OBJT_DEFAULT) {
1502                 if (object->type == OBJT_DEFAULT)
1503                         swp_pager_meta_convert(object);
1504         }
1505
1506         if (curthread != pagethread)
1507                 sync = TRUE;
1508
1509         /*
1510          * Step 2
1511          *
1512          * Update nsw parameters from swap_async_max sysctl values.  
1513          * Do not let the sysop crash the machine with bogus numbers.
1514          */
1515         if (swap_async_max != nsw_wcount_async_max) {
1516                 int n;
1517
1518                 /*
1519                  * limit range
1520                  */
1521                 if ((n = swap_async_max) > nswbuf / 2)
1522                         n = nswbuf / 2;
1523                 if (n < 1)
1524                         n = 1;
1525                 swap_async_max = n;
1526
1527                 /*
1528                  * Adjust difference ( if possible ).  If the current async
1529                  * count is too low, we may not be able to make the adjustment
1530                  * at this time.
1531                  *
1532                  * vm_token needed for nsw_wcount sleep interlock
1533                  */
1534                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1535                 n -= nsw_wcount_async_max;
1536                 if (nsw_wcount_async + n >= 0) {
1537                         nsw_wcount_async_max += n;
1538                         pbuf_adjcount(&nsw_wcount_async, n);
1539                 }
1540                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1541         }
1542
1543         /*
1544          * Step 3
1545          *
1546          * Assign swap blocks and issue I/O.  We reallocate swap on the fly.
1547          * The page is left dirty until the pageout operation completes
1548          * successfully.
1549          */
1550
1551         for (i = 0; i < count; i += n) {
1552                 struct buf *bp;
1553                 struct bio *bio;
1554                 swblk_t blk;
1555                 int j;
1556
1557                 /*
1558                  * Maximum I/O size is limited by a number of factors.
1559                  */
1560
1561                 n = min(BLIST_MAX_ALLOC, count - i);
1562                 n = min(n, nsw_cluster_max);
1563
1564                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1565
1566                 /*
1567                  * Get biggest block of swap we can.  If we fail, fall
1568                  * back and try to allocate a smaller block.  Don't go
1569                  * overboard trying to allocate space if it would overly
1570                  * fragment swap.
1571                  */
1572                 while (
1573                     (blk = swp_pager_getswapspace(object, n)) == SWAPBLK_NONE &&
1574                     n > 4
1575                 ) {
1576                         n >>= 1;
1577                 }
1578                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1579                         for (j = 0; j < n; ++j)
1580                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_FAIL;
1581                         lwkt_reltoken(&vm_token);
1582                         continue;
1583                 }
1584                 if (vm_report_swap_allocs > 0) {
1585                         kprintf("swap_alloc %08jx,%d\n", (intmax_t)blk, n);
1586                         --vm_report_swap_allocs;
1587                 }
1588
1589                 /*
1590                  * The I/O we are constructing cannot cross a physical
1591                  * disk boundry in the swap stripe.  Note: we are still
1592                  * at splvm().
1593                  */
1594                 if ((blk ^ (blk + n)) & dmmax_mask) {
1595                         j = ((blk + dmmax) & dmmax_mask) - blk;
1596                         swp_pager_freeswapspace(object, blk + j, n - j);
1597                         n = j;
1598                 }
1599
1600                 /*
1601                  * All I/O parameters have been satisfied, build the I/O
1602                  * request and assign the swap space.
1603                  */
1604                 if (sync == TRUE)
1605                         bp = getpbuf_kva(&nsw_wcount_sync);
1606                 else
1607                         bp = getpbuf_kva(&nsw_wcount_async);
1608                 bio = &bp->b_bio1;
1609
1610                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1611
1612                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, &m[i], n);
1613
1614                 bp->b_bcount = PAGE_SIZE * n;
1615                 bio->bio_offset = (off_t)blk << PAGE_SHIFT;
1616
1617                 for (j = 0; j < n; ++j) {
1618                         vm_page_t mreq = m[i+j];
1619
1620                         swp_pager_meta_build(mreq->object, mreq->pindex,
1621                                              blk + j);
1622                         if (object->type == OBJT_SWAP)
1623                                 vm_page_dirty(mreq);
1624                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_OK;
1625
1626                         vm_page_flag_set(mreq, PG_SWAPINPROG);
1627                         bp->b_xio.xio_pages[j] = mreq;
1628                 }
1629                 bp->b_xio.xio_npages = n;
1630
1631                 mycpu->gd_cnt.v_swapout++;
1632                 mycpu->gd_cnt.v_swappgsout += bp->b_xio.xio_npages;
1633
1634                 bp->b_dirtyoff = 0;             /* req'd for NFS */
1635                 bp->b_dirtyend = bp->b_bcount;  /* req'd for NFS */
1636                 bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1637                 bio->bio_caller_info1.index = SWBIO_WRITE;
1638
1639                 /*
1640                  * asynchronous
1641                  */
1642                 if (sync == FALSE) {
1643                         bio->bio_done = swp_pager_async_iodone;
1644                         BUF_KERNPROC(bp);
1645                         vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1646
1647                         for (j = 0; j < n; ++j)
1648                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1649                         continue;
1650                 }
1651
1652                 /*
1653                  * Issue synchrnously.
1654                  *
1655                  * Wait for the sync I/O to complete, then update rtvals.
1656                  * We just set the rtvals[] to VM_PAGER_PEND so we can call
1657                  * our async completion routine at the end, thus avoiding a
1658                  * double-free.
1659                  */
1660                 bio->bio_caller_info1.index |= SWBIO_SYNC;
1661                 bio->bio_done = biodone_sync;
1662                 bio->bio_flags |= BIO_SYNC;
1663                 vn_strategy(swapdev_vp, bio);
1664                 biowait(bio, "swwrt");
1665
1666                 for (j = 0; j < n; ++j)
1667                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1668
1669                 /*
1670                  * Now that we are through with the bp, we can call the
1671                  * normal async completion, which frees everything up.
1672                  */
1673                 swp_pager_async_iodone(bio);
1674         }
1675         vm_object_drop(object);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * No requirements.
1680  *
1681  * Recalculate the low and high-water marks.
1682  */
1683 void
1684 swap_pager_newswap(void)
1685 {
1686         if (vm_swap_max) {
1687                 nswap_lowat = vm_swap_max * 4 / 100;    /* 4% left */
1688                 nswap_hiwat = vm_swap_max * 6 / 100;    /* 6% left */
1689                 kprintf("swap low/high-water marks set to %d/%d\n",
1690                         nswap_lowat, nswap_hiwat);
1691         } else {
1692                 nswap_lowat = 128;
1693                 nswap_hiwat = 512;
1694         }
1695         swp_sizecheck();
1696 }
1697
1698 /*
1699  *      swp_pager_async_iodone:
1700  *
1701  *      Completion routine for asynchronous reads and writes from/to swap.
1702  *      Also called manually by synchronous code to finish up a bp.
1703  *
1704  *      For READ operations, the pages are PG_BUSY'd.  For WRITE operations, 
1705  *      the pages are vm_page_t->busy'd.  For READ operations, we PG_BUSY 
1706  *      unbusy all pages except the 'main' request page.  For WRITE 
1707  *      operations, we vm_page_t->busy'd unbusy all pages ( we can do this 
1708  *      because we marked them all VM_PAGER_PEND on return from putpages ).
1709  *
1710  *      This routine may not block.
1711  *
1712  * No requirements.
1713  */
1714 static void
1715 swp_pager_async_iodone(struct bio *bio)
1716 {
1717         struct buf *bp = bio->bio_buf;
1718         vm_object_t object = NULL;
1719         int i;
1720         int *nswptr;
1721
1722         /*
1723          * report error
1724          */
1725         if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1726                 kprintf(
1727                     "swap_pager: I/O error - %s failed; offset %lld,"
1728                         "size %ld, error %d\n",
1729                     ((bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) ?
1730                         "pagein" : "pageout"),
1731                     (long long)bio->bio_offset,
1732                     (long)bp->b_bcount,
1733                     bp->b_error
1734                 );
1735         }
1736
1737         /*
1738          * set object, raise to splvm().
1739          */
1740         if (bp->b_xio.xio_npages)
1741                 object = bp->b_xio.xio_pages[0]->object;
1742
1743         /*
1744          * remove the mapping for kernel virtual
1745          */
1746         pmap_qremove((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_xio.xio_npages);
1747
1748         /*
1749          * cleanup pages.  If an error occurs writing to swap, we are in
1750          * very serious trouble.  If it happens to be a disk error, though,
1751          * we may be able to recover by reassigning the swap later on.  So
1752          * in this case we remove the m->swapblk assignment for the page 
1753          * but do not free it in the rlist.  The errornous block(s) are thus
1754          * never reallocated as swap.  Redirty the page and continue.
1755          */
1756         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
1757                 vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1758
1759                 if (bp->b_flags & B_ERROR) {
1760                         /*
1761                          * If an error occurs I'd love to throw the swapblk
1762                          * away without freeing it back to swapspace, so it
1763                          * can never be used again.  But I can't from an 
1764                          * interrupt.
1765                          */
1766
1767                         if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) {
1768                                 /*
1769                                  * When reading, reqpage needs to stay
1770                                  * locked for the parent, but all other
1771                                  * pages can be freed.  We still want to
1772                                  * wakeup the parent waiting on the page,
1773                                  * though.  ( also: pg_reqpage can be -1 and 
1774                                  * not match anything ).
1775                                  *
1776                                  * We have to wake specifically requested pages
1777                                  * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1778                                  * someone may be waiting for that.
1779                                  *
1780                                  * NOTE: for reads, m->dirty will probably
1781                                  * be overridden by the original caller of
1782                                  * getpages so don't play cute tricks here.
1783                                  *
1784                                  * NOTE: We can't actually free the page from
1785                                  * here, because this is an interrupt.  It
1786                                  * is not legal to mess with object->memq
1787                                  * from an interrupt.  Deactivate the page
1788                                  * instead.
1789                                  */
1790
1791                                 m->valid = 0;
1792                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1793                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1794
1795                                 /*
1796                                  * bio_driver_info holds the requested page
1797                                  * index.
1798                                  */
1799                                 if (i != (int)(intptr_t)bio->bio_driver_info) {
1800                                         vm_page_deactivate(m);
1801                                         vm_page_wakeup(m);
1802                                 } else {
1803                                         vm_page_flash(m);
1804                                 }
1805                                 /*
1806                                  * If i == bp->b_pager.pg_reqpage, do not wake 
1807                                  * the page up.  The caller needs to.
1808                                  */
1809                         } else {
1810                                 /*
1811                                  * If a write error occurs remove the swap
1812                                  * assignment (note that PG_SWAPPED may or
1813                                  * may not be set depending on prior activity).
1814                                  *
1815                                  * Re-dirty OBJT_SWAP pages as there is no
1816                                  * other backing store, we can't throw the
1817                                  * page away.
1818                                  *
1819                                  * Non-OBJT_SWAP pages (aka swapcache) must
1820                                  * not be dirtied since they may not have
1821                                  * been dirty in the first place, and they
1822                                  * do have backing store (the vnode).
1823                                  */
1824                                 vm_page_busy_wait(m, FALSE, "swadpg");
1825                                 swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex,
1826                                                    SWM_FREE);
1827                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPPED);
1828                                 if (m->object->type == OBJT_SWAP) {
1829                                         vm_page_dirty(m);
1830                                         vm_page_activate(m);
1831                                 }
1832                                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1833                                 vm_page_io_finish(m);
1834                                 vm_page_wakeup(m);
1835                         }
1836                 } else if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ) {
1837                         /*
1838                          * NOTE: for reads, m->dirty will probably be 
1839                          * overridden by the original caller of getpages so
1840                          * we cannot set them in order to free the underlying
1841                          * swap in a low-swap situation.  I don't think we'd
1842                          * want to do that anyway, but it was an optimization
1843                          * that existed in the old swapper for a time before
1844                          * it got ripped out due to precisely this problem.
1845                          *
1846                          * clear PG_ZERO in page.
1847                          *
1848                          * If not the requested page then deactivate it.
1849                          *
1850                          * Note that the requested page, reqpage, is left
1851                          * busied, but we still have to wake it up.  The
1852                          * other pages are released (unbusied) by 
1853                          * vm_page_wakeup().  We do not set reqpage's
1854                          * valid bits here, it is up to the caller.
1855                          */
1856
1857                         /* 
1858                          * NOTE: can't call pmap_clear_modify(m) from an
1859                          * interrupt thread, the pmap code may have to map
1860                          * non-kernel pmaps and currently asserts the case.
1861                          */
1862                         /*pmap_clear_modify(m);*/
1863                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1864                         vm_page_undirty(m);
1865                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO | PG_SWAPINPROG);
1866                         vm_page_flag_set(m, PG_SWAPPED);
1867
1868                         /*
1869                          * We have to wake specifically requested pages
1870                          * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1871                          * could be waiting for it in getpages.  However,
1872                          * be sure to not unbusy getpages specifically
1873                          * requested page - getpages expects it to be 
1874                          * left busy.
1875                          *
1876                          * bio_driver_info holds the requested page
1877                          */
1878                         if (i != (int)(intptr_t)bio->bio_driver_info) {
1879                                 vm_page_deactivate(m);
1880                                 vm_page_wakeup(m);
1881                         } else {
1882                                 vm_page_flash(m);
1883                         }
1884                 } else {
1885                         /*
1886                          * Mark the page clean but do not mess with the
1887                          * pmap-layer's modified state.  That state should
1888                          * also be clear since the caller protected the
1889                          * page VM_PROT_READ, but allow the case.
1890                          *
1891                          * We are in an interrupt, avoid pmap operations.
1892                          *
1893                          * If we have a severe page deficit, deactivate the
1894                          * page.  Do not try to cache it (which would also
1895                          * involve a pmap op), because the page might still
1896                          * be read-heavy.
1897                          *
1898                          * When using the swap to cache clean vnode pages
1899                          * we do not mess with the page dirty bits.
1900                          */
1901                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "swadpg");
1902                         if (m->object->type == OBJT_SWAP)
1903                                 vm_page_undirty(m);
1904                         vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1905                         vm_page_flag_set(m, PG_SWAPPED);
1906                         if (vm_page_count_severe())
1907                                 vm_page_deactivate(m);
1908 #if 0
1909                         if (!vm_page_count_severe() || !vm_page_try_to_cache(m))
1910                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1911 #endif
1912                         vm_page_io_finish(m);
1913                         vm_page_wakeup(m);
1914                 }
1915         }
1916
1917         /*
1918          * adjust pip.  NOTE: the original parent may still have its own
1919          * pip refs on the object.
1920          */
1921
1922         if (object)
1923                 vm_object_pip_wakeup_n(object, bp->b_xio.xio_npages);
1924
1925         /*
1926          * Release the physical I/O buffer.
1927          *
1928          * NOTE: Due to synchronous operations in the write case b_cmd may
1929          *       already be set to BUF_CMD_DONE and BIO_SYNC may have already
1930          *       been cleared.
1931          *
1932          * Use vm_token to interlock nsw_rcount/wcount wakeup?
1933          */
1934         lwkt_gettoken(&vm_token);
1935         if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_READ)
1936                 nswptr = &nsw_rcount;
1937         else if (bio->bio_caller_info1.index & SWBIO_SYNC)
1938                 nswptr = &nsw_wcount_sync;
1939         else
1940                 nswptr = &nsw_wcount_async;
1941         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1942         relpbuf(bp, nswptr);
1943         lwkt_reltoken(&vm_token);
1944 }
1945
1946 /*
1947  * Fault-in a potentially swapped page and remove the swap reference.
1948  * (used by swapoff code)
1949  *
1950  * object must be held.
1951  */
1952 static __inline void
1953 swp_pager_fault_page(vm_object_t object, int *sharedp, vm_pindex_t pindex)
1954 {
1955         struct vnode *vp;
1956         vm_page_t m;
1957         int error;
1958
1959         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
1960
1961         if (object->type == OBJT_VNODE) {
1962                 /*
1963                  * Any swap related to a vnode is due to swapcache.  We must
1964                  * vget() the vnode in case it is not active (otherwise
1965                  * vref() will panic).  Calling vm_object_page_remove() will
1966                  * ensure that any swap ref is removed interlocked with the
1967                  * page.  clean_only is set to TRUE so we don't throw away
1968                  * dirty pages.
1969                  */
1970                 vp = object->handle;
1971                 error = vget(vp, LK_SHARED | LK_RETRY | LK_CANRECURSE);
1972                 if (error == 0) {
1973                         vm_object_page_remove(object, pindex, pindex + 1, TRUE);
1974                         vput(vp);
1975                 }
1976         } else {
1977                 /*
1978                  * Otherwise it is a normal OBJT_SWAP object and we can
1979                  * fault the page in and remove the swap.
1980                  */
1981                 m = vm_fault_object_page(object, IDX_TO_OFF(pindex),
1982                                          VM_PROT_NONE,
1983                                          VM_FAULT_DIRTY | VM_FAULT_UNSWAP,
1984                                          sharedp, &error);
1985                 if (m)
1986                         vm_page_unhold(m);
1987         }
1988 }
1989
1990 /*
1991  * This removes all swap blocks related to a particular device.  We have
1992  * to be careful of ripups during the scan.
1993  */
1994 static int swp_pager_swapoff_callback(struct swblock *swap, void *data);
1995
1996 int
1997 swap_pager_swapoff(int devidx)
1998 {
1999         struct swswapoffinfo info;
2000         struct vm_object marker;
2001         vm_object_t object;
2002         int n;
2003
2004         bzero(&marker, sizeof(marker));
2005         marker.type = OBJT_MARKER;
2006
2007         for (n = 0; n < VMOBJ_HSIZE; ++n) {
2008                 lwkt_gettoken(&vmobj_tokens[n]);
2009                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_object_lists[n], &marker, object_list);
2010
2011                 while ((object = TAILQ_NEXT(&marker, object_list)) != NULL) {
2012                         if (object->type == OBJT_MARKER)
2013                                 goto skip;
2014                         if (object->type != OBJT_SWAP &&
2015                             object->type != OBJT_VNODE)
2016                                 goto skip;
2017                         vm_object_hold(object);
2018                         if (object->type != OBJT_SWAP &&
2019                             object->type != OBJT_VNODE) {
2020                                 vm_object_drop(object);
2021                                 goto skip;
2022                         }
2023                         info.object = object;
2024                         info.shared = 0;
2025                         info.devidx = devidx;
2026                         swblock_rb_tree_RB_SCAN(&object->swblock_root,
2027                                             NULL, swp_pager_swapoff_callback,
2028                                             &info);
2029                         vm_object_drop(object);
2030 skip:
2031                         if (object == TAILQ_NEXT(&marker, object_list)) {
2032                                 TAILQ_REMOVE(&vm_object_lists[n],
2033                                              &marker, object_list);
2034                                 TAILQ_INSERT_AFTER(&vm_object_lists[n], object,
2035                                                    &marker, object_list);
2036                         }
2037                 }
2038                 TAILQ_REMOVE(&vm_object_lists[n], &marker, object_list);
2039                 lwkt_reltoken(&vmobj_tokens[n]);
2040         }
2041
2042         /*
2043          * If we fail to locate all swblocks we just fail gracefully and
2044          * do not bother to restore paging on the swap device.  If the
2045          * user wants to retry the user can retry.
2046          */
2047         if (swdevt[devidx].sw_nused)
2048                 return (1);
2049         else
2050                 return (0);
2051 }
2052
2053 static
2054 int
2055 swp_pager_swapoff_callback(struct swblock *swap, void *data)
2056 {
2057         struct swswapoffinfo *info = data;
2058         vm_object_t object = info->object;
2059         vm_pindex_t index;
2060         swblk_t v;
2061         int i;
2062
2063         index = swap->swb_index;
2064         for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
2065                 /*
2066                  * Make sure we don't race a dying object.  This will
2067                  * kill the scan of the object's swap blocks entirely.
2068                  */
2069                 if (object->flags & OBJ_DEAD)
2070                         return(-1);
2071
2072                 /*
2073                  * Fault the page, which can obviously block.  If the swap
2074                  * structure disappears break out.
2075                  */
2076                 v = swap->swb_pages[i];
2077                 if (v != SWAPBLK_NONE && BLK2DEVIDX(v) == info->devidx) {
2078                         swp_pager_fault_page(object, &info->shared,
2079                                              swap->swb_index + i);
2080                         /* swap ptr might go away */
2081                         if (RB_LOOKUP(swblock_rb_tree,
2082                                       &object->swblock_root, index) != swap) {
2083                                 break;
2084                         }
2085                 }
2086         }
2087         return(0);
2088 }
2089
2090 /************************************************************************
2091  *                              SWAP META DATA                          *
2092  ************************************************************************
2093  *
2094  *      These routines manipulate the swap metadata stored in the 
2095  *      OBJT_SWAP object.  All swp_*() routines must be called at
2096  *      splvm() because swap can be freed up by the low level vm_page
2097  *      code which might be called from interrupts beyond what splbio() covers.
2098  *
2099  *      Swap metadata is implemented with a global hash and not directly
2100  *      linked into the object.  Instead the object simply contains
2101  *      appropriate tracking counters.
2102  */
2103
2104 /*
2105  * Lookup the swblock containing the specified swap block index.
2106  *
2107  * The caller must hold the object.
2108  */
2109 static __inline
2110 struct swblock *
2111 swp_pager_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t index)
2112 {
2113         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2114         index &= ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
2115         return (RB_LOOKUP(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, index));
2116 }
2117
2118 /*
2119  * Remove a swblock from the RB tree.
2120  *
2121  * The caller must hold the object.
2122  */
2123 static __inline
2124 void
2125 swp_pager_remove(vm_object_t object, struct swblock *swap)
2126 {
2127         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2128         RB_REMOVE(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, swap);
2129 }
2130
2131 /*
2132  * Convert default object to swap object if necessary
2133  *
2134  * The caller must hold the object.
2135  */
2136 static void
2137 swp_pager_meta_convert(vm_object_t object)
2138 {
2139         if (object->type == OBJT_DEFAULT) {
2140                 object->type = OBJT_SWAP;
2141                 KKASSERT(object->swblock_count == 0);
2142         }
2143 }
2144
2145 /*
2146  * SWP_PAGER_META_BUILD() -     add swap block to swap meta data for object
2147  *
2148  *      We first convert the object to a swap object if it is a default
2149  *      object.  Vnode objects do not need to be converted.
2150  *
2151  *      The specified swapblk is added to the object's swap metadata.  If
2152  *      the swapblk is not valid, it is freed instead.  Any previously
2153  *      assigned swapblk is freed.
2154  *
2155  * The caller must hold the object.
2156  */
2157 static void
2158 swp_pager_meta_build(vm_object_t object, vm_pindex_t index, swblk_t swapblk)
2159 {
2160         struct swblock *swap;
2161         struct swblock *oswap;
2162         vm_pindex_t v;
2163
2164         KKASSERT(swapblk != SWAPBLK_NONE);
2165         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2166
2167         /*
2168          * Convert object if necessary
2169          */
2170         if (object->type == OBJT_DEFAULT)
2171                 swp_pager_meta_convert(object);
2172         
2173         /*
2174          * Locate swblock.  If not found create, but if we aren't adding
2175          * anything just return.  If we run out of space in the map we wait
2176          * and, since the hash table may have changed, retry.
2177          */
2178 retry:
2179         swap = swp_pager_lookup(object, index);
2180
2181         if (swap == NULL) {
2182                 int i;
2183
2184                 swap = zalloc(swap_zone);
2185                 if (swap == NULL) {
2186                         vm_wait(0);
2187                         goto retry;
2188                 }
2189                 swap->swb_index = index & ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
2190                 swap->swb_count = 0;
2191
2192                 ++object->swblock_count;
2193
2194                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i)
2195                         swap->swb_pages[i] = SWAPBLK_NONE;
2196                 oswap = RB_INSERT(swblock_rb_tree, &object->swblock_root, swap);
2197                 KKASSERT(oswap == NULL);
2198         }
2199
2200         /*
2201          * Delete prior contents of metadata.
2202          *
2203          * NOTE: Decrement swb_count after the freeing operation (which
2204          *       might block) to prevent racing destruction of the swblock.
2205          */
2206         index &= SWAP_META_MASK;
2207
2208         while ((v = swap->swb_pages[index]) != SWAPBLK_NONE) {
2209                 swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
2210                 /* can block */
2211                 swp_pager_freeswapspace(object, v, 1);
2212                 --swap->swb_count;
2213                 --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2214         }
2215
2216         /*
2217          * Enter block into metadata
2218          */
2219         swap->swb_pages[index] = swapblk;
2220         if (swapblk != SWAPBLK_NONE) {
2221                 ++swap->swb_count;
2222                 ++mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2223         }
2224 }
2225
2226 /*
2227  * SWP_PAGER_META_FREE() - free a range of blocks in the object's swap metadata
2228  *
2229  *      The requested range of blocks is freed, with any associated swap 
2230  *      returned to the swap bitmap.
2231  *
2232  *      This routine will free swap metadata structures as they are cleaned 
2233  *      out.  This routine does *NOT* operate on swap metadata associated
2234  *      with resident pages.
2235  *
2236  * The caller must hold the object.
2237  */
2238 static int swp_pager_meta_free_callback(struct swblock *swb, void *data);
2239
2240 static void
2241 swp_pager_meta_free(vm_object_t object, vm_pindex_t index, vm_pindex_t count)
2242 {
2243         struct swfreeinfo info;
2244
2245         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2246
2247         /*
2248          * Nothing to do
2249          */
2250         if (object->swblock_count == 0) {
2251                 KKASSERT(RB_EMPTY(&object->swblock_root));
2252                 return;
2253         }
2254         if (count == 0)
2255                 return;
2256
2257         /*
2258          * Setup for RB tree scan.  Note that the pindex range can be huge
2259          * due to the 64 bit page index space so we cannot safely iterate.
2260          */
2261         info.object = object;
2262         info.basei = index & ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
2263         info.begi = index;
2264         info.endi = index + count - 1;
2265         swblock_rb_tree_RB_SCAN(&object->swblock_root, rb_swblock_scancmp,
2266                                 swp_pager_meta_free_callback, &info);
2267 }
2268
2269 /*
2270  * The caller must hold the object.
2271  */
2272 static
2273 int
2274 swp_pager_meta_free_callback(struct swblock *swap, void *data)
2275 {
2276         struct swfreeinfo *info = data;
2277         vm_object_t object = info->object;
2278         int index;
2279         int eindex;
2280
2281         /*
2282          * Figure out the range within the swblock.  The wider scan may
2283          * return edge-case swap blocks when the start and/or end points
2284          * are in the middle of a block.
2285          */
2286         if (swap->swb_index < info->begi)
2287                 index = (int)info->begi & SWAP_META_MASK;
2288         else
2289                 index = 0;
2290
2291         if (swap->swb_index + SWAP_META_PAGES > info->endi)
2292                 eindex = (int)info->endi & SWAP_META_MASK;
2293         else
2294                 eindex = SWAP_META_MASK;
2295
2296         /*
2297          * Scan and free the blocks.  The loop terminates early
2298          * if (swap) runs out of blocks and could be freed.
2299          *
2300          * NOTE: Decrement swb_count after swp_pager_freeswapspace()
2301          *       to deal with a zfree race.
2302          */
2303         while (index <= eindex) {
2304                 swblk_t v = swap->swb_pages[index];
2305
2306                 if (v != SWAPBLK_NONE) {
2307                         swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
2308                         /* can block */
2309                         swp_pager_freeswapspace(object, v, 1);
2310                         --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2311                         if (--swap->swb_count == 0) {
2312                                 swp_pager_remove(object, swap);
2313                                 zfree(swap_zone, swap);
2314                                 --object->swblock_count;
2315                                 break;
2316                         }
2317                 }
2318                 ++index;
2319         }
2320
2321         /* swap may be invalid here due to zfree above */
2322         lwkt_yield();
2323
2324         return(0);
2325 }
2326
2327 /*
2328  * SWP_PAGER_META_FREE_ALL() - destroy all swap metadata associated with object
2329  *
2330  *      This routine locates and destroys all swap metadata associated with
2331  *      an object.
2332  *
2333  * NOTE: Decrement swb_count after the freeing operation (which
2334  *       might block) to prevent racing destruction of the swblock.
2335  *
2336  * The caller must hold the object.
2337  */
2338 static void
2339 swp_pager_meta_free_all(vm_object_t object)
2340 {
2341         struct swblock *swap;
2342         int i;
2343
2344         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
2345
2346         while ((swap = RB_ROOT(&object->swblock_root)) != NULL) {
2347                 swp_pager_remove(object, swap);
2348                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
2349                         swblk_t v = swap->swb_pages[i];
2350                         if (v != SWAPBLK_NONE) {
2351                                 /* can block */
2352                                 swp_pager_freeswapspace(object, v, 1);
2353                                 --swap->swb_count;
2354                                 --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2355                         }
2356                 }
2357                 if (swap->swb_count != 0)
2358                         panic("swap_pager_meta_free_all: swb_count != 0");
2359                 zfree(swap_zone, swap);
2360                 --object->swblock_count;
2361                 lwkt_yield();
2362         }
2363         KKASSERT(object->swblock_count == 0);
2364 }
2365
2366 /*
2367  * SWP_PAGER_METACTL() -  misc control of swap and vm_page_t meta data.
2368  *
2369  *      This routine is capable of looking up, popping, or freeing
2370  *      swapblk assignments in the swap meta data or in the vm_page_t.
2371  *      The routine typically returns the swapblk being looked-up, or popped,
2372  *      or SWAPBLK_NONE if the block was freed, or SWAPBLK_NONE if the block
2373  *      was invalid.  This routine will automatically free any invalid 
2374  *      meta-data swapblks.
2375  *
2376  *      It is not possible to store invalid swapblks in the swap meta data
2377  *      (other then a literal 'SWAPBLK_NONE'), so we don't bother checking.
2378  *
2379  *      When acting on a busy resident page and paging is in progress, we 
2380  *      have to wait until paging is complete but otherwise can act on the 
2381  *      busy page.
2382  *
2383  *      SWM_FREE        remove and free swap block from metadata
2384  *      SWM_POP         remove from meta data but do not free.. pop it out
2385  *
2386  * The caller must hold the object.
2387  */
2388 static swblk_t
2389 swp_pager_meta_ctl(vm_object_t object, vm_pindex_t index, int flags)
2390 {
2391         struct swblock *swap;
2392         swblk_t r1;
2393
2394         if (object->swblock_count == 0)
2395                 return(SWAPBLK_NONE);
2396
2397         r1 = SWAPBLK_NONE;
2398         swap = swp_pager_lookup(object, index);
2399
2400         if (swap != NULL) {
2401                 index &= SWAP_META_MASK;
2402                 r1 = swap->swb_pages[index];
2403
2404                 if (r1 != SWAPBLK_NONE) {
2405                         if (flags & (SWM_FREE|SWM_POP)) {
2406                                 swap->swb_pages[index] = SWAPBLK_NONE;
2407                                 --mycpu->gd_vmtotal.t_vm;
2408                                 if (--swap->swb_count == 0) {
2409                                         swp_pager_remove(object, swap);
2410                                         zfree(swap_zone, swap);
2411                                         --object->swblock_count;
2412                                 }
2413                         } 
2414                         /* swap ptr may be invalid */
2415                         if (flags & SWM_FREE) {
2416                                 swp_pager_freeswapspace(object, r1, 1);
2417                                 r1 = SWAPBLK_NONE;
2418                         }
2419                 }
2420                 /* swap ptr may be invalid */
2421         }
2422         return(r1);
2423 }