sfxge(4): rename hunt_bist_* methods to ef10_bist_*
[freebsd.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
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  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue regardless of other locks or the busy state of a page.
68  *
69  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
70  *                hold more than one page queue lock at a time.
71  *
72  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
73  *                locks in any order.
74  *
75  *      - The object lock is required when inserting or removing
76  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
77  *
78  */
79
80 /*
81  *      Resident memory management module.
82  */
83
84 #include <sys/cdefs.h>
85 __FBSDID("$FreeBSD$");
86
87 #include "opt_vm.h"
88
89 #include <sys/param.h>
90 #include <sys/systm.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <sys/kernel.h>
93 #include <sys/limits.h>
94 #include <sys/linker.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/mman.h>
97 #include <sys/msgbuf.h>
98 #include <sys/mutex.h>
99 #include <sys/proc.h>
100 #include <sys/rwlock.h>
101 #include <sys/sbuf.h>
102 #include <sys/smp.h>
103 #include <sys/sysctl.h>
104 #include <sys/vmmeter.h>
105 #include <sys/vnode.h>
106
107 #include <vm/vm.h>
108 #include <vm/pmap.h>
109 #include <vm/vm_param.h>
110 #include <vm/vm_kern.h>
111 #include <vm/vm_object.h>
112 #include <vm/vm_page.h>
113 #include <vm/vm_pageout.h>
114 #include <vm/vm_pager.h>
115 #include <vm/vm_phys.h>
116 #include <vm/vm_radix.h>
117 #include <vm/vm_reserv.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/uma.h>
120 #include <vm/uma_int.h>
121
122 #include <machine/md_var.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128
129 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
130 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
131
132 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
133
134 vm_page_t vm_page_array;
135 long vm_page_array_size;
136 long first_page;
137
138 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
139 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
140     &boot_pages, 0,
141     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
142
143 static int pa_tryrelock_restart;
144 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
145     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
146
147 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
148 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
149 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
150     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
151
152 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
153 static int vm_pageout_pages_needed;
154
155 static uma_zone_t fakepg_zone;
156
157 static void vm_page_alloc_check(vm_page_t m);
158 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
159 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
160 static void vm_page_free_wakeup(void);
161 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
162 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
163     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
164 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
165     vm_page_t mpred);
166 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
167     vm_paddr_t high);
168
169 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
170
171 static void
172 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
173 {
174
175         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
176             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
177 }
178
179 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
180 #if PAGE_SIZE == 32768
181 #ifdef CTASSERT
182 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
183 #endif
184 #endif
185
186 /*
187  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
188  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
189  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
190  * the virtual to physical mapping has changed.
191  */
192 int
193 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
194 {
195         vm_paddr_t lockpa;
196
197         lockpa = *locked;
198         *locked = pa;
199         if (lockpa) {
200                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
201                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
202                         return (0);
203                 PA_UNLOCK(lockpa);
204         }
205         if (PA_TRYLOCK(pa))
206                 return (0);
207         PMAP_UNLOCK(pmap);
208         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
209         PA_LOCK(pa);
210         PMAP_LOCK(pmap);
211         return (EAGAIN);
212 }
213
214 /*
215  *      vm_set_page_size:
216  *
217  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
218  *      size.  Must be called before any use of page-size
219  *      dependent functions.
220  */
221 void
222 vm_set_page_size(void)
223 {
224         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
225                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
226         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
227                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
228 }
229
230 /*
231  *      vm_page_blacklist_next:
232  *
233  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
234  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
235  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
236  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
237  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
238  */
239 static vm_paddr_t
240 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
241 {
242         vm_paddr_t bad;
243         char *cp, *pos;
244
245         if (list == NULL || *list == NULL)
246                 return (0);
247         if (**list =='\0') {
248                 *list = NULL;
249                 return (0);
250         }
251
252         /*
253          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
254          * the kenv and we know it's null-terminated.
255          */
256         if (end == NULL)
257                 end = *list + strlen(*list);
258
259         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
260         if (*end != '\0') {
261                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
262                         *end = '\0';
263                 else {
264                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
265                         *list = NULL;
266                         return (0);
267                 }
268         }
269
270         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
271                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
272                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
273                         if (bad == 0) {
274                                 if (++cp < end)
275                                         continue;
276                                 else
277                                         break;
278                         }
279                 } else
280                         break;
281                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
282                         *list = NULL;
283                 else
284                         *list = cp;
285                 return (trunc_page(bad));
286         }
287         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
288         *list = NULL;
289         return (0);
290 }
291
292 /*
293  *      vm_page_blacklist_check:
294  *
295  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
296  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
297  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
298  */
299 static void
300 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
301 {
302         vm_paddr_t pa;
303         vm_page_t m;
304         char *next;
305         int ret;
306
307         next = list;
308         while (next != NULL) {
309                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
310                         continue;
311                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
312                 if (m == NULL)
313                         continue;
314                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
315                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
316                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
317                 if (ret == TRUE) {
318                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
319                         if (bootverbose)
320                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
321                                     (uintmax_t)pa);
322                 }
323         }
324 }
325
326 /*
327  *      vm_page_blacklist_load:
328  *
329  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
330  *      plain text file provided by the user via the loader directive
331  *      of the same name.
332  */
333 static void
334 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
335 {
336         void *mod;
337         u_char *ptr;
338         u_int len;
339
340         mod = NULL;
341         ptr = NULL;
342
343         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
344         if (mod != NULL) {
345                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
346                 len = preload_fetch_size(mod);
347         }
348         *list = ptr;
349         if (ptr != NULL)
350                 *end = ptr + len;
351         else
352                 *end = NULL;
353         return;
354 }
355
356 static int
357 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
358 {
359         vm_page_t m;
360         struct sbuf sbuf;
361         int error, first;
362
363         first = 1;
364         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
365         if (error != 0)
366                 return (error);
367         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
368         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
369                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
370                     (uintmax_t)m->phys_addr);
371                 first = 0;
372         }
373         error = sbuf_finish(&sbuf);
374         sbuf_delete(&sbuf);
375         return (error);
376 }
377
378 static void
379 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
380 {
381         struct vm_pagequeue *pq;
382         int i;
383
384         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
385             "vm inactive pagequeue";
386         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
387             &vm_cnt.v_inactive_count;
388         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
389             "vm active pagequeue";
390         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
391             &vm_cnt.v_active_count;
392         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_name) =
393             "vm laundry pagequeue";
394         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_vcnt) =
395             &vm_cnt.v_laundry_count;
396         vmd->vmd_page_count = 0;
397         vmd->vmd_free_count = 0;
398         vmd->vmd_segs = 0;
399         vmd->vmd_oom = FALSE;
400         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
401                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
402                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
403                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
404                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
405         }
406 }
407
408 /*
409  *      vm_page_startup:
410  *
411  *      Initializes the resident memory module.
412  *
413  *      Allocates memory for the page cells, and
414  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
415  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
416  */
417 vm_offset_t
418 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
419 {
420         vm_offset_t mapped;
421         vm_paddr_t page_range;
422         vm_paddr_t new_end;
423         int i;
424         vm_paddr_t pa;
425         vm_paddr_t last_pa;
426         char *list, *listend;
427         vm_paddr_t end;
428         vm_paddr_t biggestsize;
429         vm_paddr_t low_water, high_water;
430         int biggestone;
431         int pages_per_zone;
432
433         biggestsize = 0;
434         biggestone = 0;
435         vaddr = round_page(vaddr);
436
437         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
438                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
439                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
440         }
441
442         low_water = phys_avail[0];
443         high_water = phys_avail[1];
444
445         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
446                 if (vm_phys_segs[i].start < low_water)
447                         low_water = vm_phys_segs[i].start;
448                 if (vm_phys_segs[i].end > high_water)
449                         high_water = vm_phys_segs[i].end;
450         }
451         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
452                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
453
454                 if (size > biggestsize) {
455                         biggestone = i;
456                         biggestsize = size;
457                 }
458                 if (phys_avail[i] < low_water)
459                         low_water = phys_avail[i];
460                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
461                         high_water = phys_avail[i + 1];
462         }
463
464         end = phys_avail[biggestone+1];
465
466         /*
467          * Initialize the page and queue locks.
468          */
469         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
470         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
471                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
472         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
473                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
474
475         /*
476          * Almost all of the pages needed for boot strapping UMA are used
477          * for zone structures, so if the number of CPUs results in those
478          * structures taking more than one page each, we set aside more pages
479          * in proportion to the zone structure size.
480          */
481         pages_per_zone = howmany(sizeof(struct uma_zone) +
482             sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1), UMA_SLAB_SIZE);
483         if (pages_per_zone > 1) {
484                 /* Reserve more pages so that we don't run out. */
485                 boot_pages = UMA_BOOT_PAGES_ZONES * pages_per_zone;
486         }
487
488         /*
489          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
490          * allocator.
491          *
492          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
493          * manually fetch the value.
494          */
495         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
496         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
497         new_end = trunc_page(new_end);
498         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
499             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
500         bzero((void *)mapped, end - new_end);
501         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
502
503 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
504     defined(__i386__) || defined(__mips__)
505         /*
506          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
507          * needs to be included in a minidump.
508          *
509          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
510          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
511          *
512          * However, i386 still needs this workspace internally within the
513          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
514          * included should the sf_buf code decide to use them.
515          */
516         last_pa = 0;
517         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
518                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
519                         last_pa = dump_avail[i + 1];
520         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
521         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
522         new_end -= vm_page_dump_size;
523         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
524             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
525         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
526 #endif
527 #ifdef __amd64__
528         /*
529          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
530          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
531          * through the direct map, they are not automatically included.
532          */
533         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
534         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
535         while (pa < last_pa) {
536                 dump_add_page(pa);
537                 pa += PAGE_SIZE;
538         }
539 #endif
540         /*
541          * Compute the number of pages of memory that will be available for
542          * use (taking into account the overhead of a page structure per
543          * page).
544          */
545         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
546 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
547         page_range = 0;
548         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
549                 page_range += atop(vm_phys_segs[i].end -
550                     vm_phys_segs[i].start);
551         }
552         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
553                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
554 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
555         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
556 #else
557 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
558 #endif
559         end = new_end;
560
561         /*
562          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
563          */
564         vaddr += PAGE_SIZE;
565
566         /*
567          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
568          * queue.
569          */
570         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
571         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
572             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
573         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
574 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
575         /*
576          * Allocate memory for the reservation management system's data
577          * structures.
578          */
579         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
580 #endif
581 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
582         /*
583          * pmap_map on arm64, amd64, and mips can come out of the direct-map,
584          * not kvm like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to
585          * include this data.  This includes the vm_page_array and the early
586          * UMA bootstrap pages.
587          */
588         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
589                 dump_add_page(pa);
590 #endif
591         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
592
593         /*
594          * Add physical memory segments corresponding to the available
595          * physical pages.
596          */
597         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
598                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
599
600         /*
601          * Clear all of the page structures
602          */
603         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
604         for (i = 0; i < page_range; i++)
605                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
606         vm_page_array_size = page_range;
607
608         /*
609          * Initialize the physical memory allocator.
610          */
611         vm_phys_init();
612
613         /*
614          * Add every available physical page that is not blacklisted to
615          * the free lists.
616          */
617         vm_cnt.v_page_count = 0;
618         vm_cnt.v_free_count = 0;
619         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
620                 pa = phys_avail[i];
621                 last_pa = phys_avail[i + 1];
622                 while (pa < last_pa) {
623                         vm_phys_add_page(pa);
624                         pa += PAGE_SIZE;
625                 }
626         }
627
628         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
629         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
630         vm_page_blacklist_check(list, listend);
631
632         list = kern_getenv("vm.blacklist");
633         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
634
635         freeenv(list);
636 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
637         /*
638          * Initialize the reservation management system.
639          */
640         vm_reserv_init();
641 #endif
642         return (vaddr);
643 }
644
645 void
646 vm_page_reference(vm_page_t m)
647 {
648
649         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
650 }
651
652 /*
653  *      vm_page_busy_downgrade:
654  *
655  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
656  */
657 void
658 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
659 {
660         u_int x;
661         bool locked;
662
663         vm_page_assert_xbusied(m);
664         locked = mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
665
666         for (;;) {
667                 x = m->busy_lock;
668                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
669                 if (x != 0 && !locked)
670                         vm_page_lock(m);
671                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
672                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1)))
673                         break;
674                 if (x != 0 && !locked)
675                         vm_page_unlock(m);
676         }
677         if (x != 0) {
678                 wakeup(m);
679                 if (!locked)
680                         vm_page_unlock(m);
681         }
682 }
683
684 /*
685  *      vm_page_sbusied:
686  *
687  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
688  */
689 int
690 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
691 {
692         u_int x;
693
694         x = m->busy_lock;
695         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
696 }
697
698 /*
699  *      vm_page_sunbusy:
700  *
701  *      Shared unbusy a page.
702  */
703 void
704 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
705 {
706         u_int x;
707
708         vm_page_assert_sbusied(m);
709
710         for (;;) {
711                 x = m->busy_lock;
712                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
713                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
714                             x - VPB_ONE_SHARER))
715                                 break;
716                         continue;
717                 }
718                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
719                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
720                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
721                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
722                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
723                                 break;
724                         continue;
725                 }
726                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
727                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
728
729                 vm_page_lock(m);
730                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
731                         vm_page_unlock(m);
732                         continue;
733                 }
734                 wakeup(m);
735                 vm_page_unlock(m);
736                 break;
737         }
738 }
739
740 /*
741  *      vm_page_busy_sleep:
742  *
743  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
744  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
745  *
746  *      The given page must be locked.
747  *
748  *      If nonshared is true, sleep only if the page is xbusy.
749  */
750 void
751 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg, bool nonshared)
752 {
753         u_int x;
754
755         vm_page_assert_locked(m);
756
757         x = m->busy_lock;
758         if (x == VPB_UNBUSIED || (nonshared && (x & VPB_BIT_SHARED) != 0) ||
759             ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
760             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS))) {
761                 vm_page_unlock(m);
762                 return;
763         }
764         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
765 }
766
767 /*
768  *      vm_page_trysbusy:
769  *
770  *      Try to shared busy a page.
771  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
772  *      The operation never sleeps.
773  */
774 int
775 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
776 {
777         u_int x;
778
779         for (;;) {
780                 x = m->busy_lock;
781                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
782                         return (0);
783                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
784                         return (1);
785         }
786 }
787
788 static void
789 vm_page_xunbusy_locked(vm_page_t m)
790 {
791
792         vm_page_assert_xbusied(m);
793         vm_page_assert_locked(m);
794
795         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
796         /* There is a waiter, do wakeup() instead of vm_page_flash(). */
797         wakeup(m);
798 }
799
800 void
801 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
802 {
803         bool lockacq;
804
805         vm_page_assert_xbusied(m);
806
807         /*
808          * Fast path for unbusy.  If it succeeds, we know that there
809          * are no waiters, so we do not need a wakeup.
810          */
811         if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock, VPB_SINGLE_EXCLUSIVER,
812             VPB_UNBUSIED))
813                 return;
814
815         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
816         if (lockacq)
817                 vm_page_lock(m);
818         vm_page_xunbusy_locked(m);
819         if (lockacq)
820                 vm_page_unlock(m);
821 }
822
823 /*
824  *      vm_page_xunbusy_hard:
825  *
826  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
827  *      It is assumed that the waiters bit is on.
828  */
829 void
830 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
831 {
832
833         vm_page_assert_xbusied(m);
834
835         vm_page_lock(m);
836         vm_page_xunbusy_locked(m);
837         vm_page_unlock(m);
838 }
839
840 /*
841  *      vm_page_flash:
842  *
843  *      Wakeup anyone waiting for the page.
844  *      The ownership bits do not change.
845  *
846  *      The given page must be locked.
847  */
848 void
849 vm_page_flash(vm_page_t m)
850 {
851         u_int x;
852
853         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
854
855         for (;;) {
856                 x = m->busy_lock;
857                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
858                         return;
859                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
860                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
861                         break;
862         }
863         wakeup(m);
864 }
865
866 /*
867  * Keep page from being freed by the page daemon
868  * much of the same effect as wiring, except much lower
869  * overhead and should be used only for *very* temporary
870  * holding ("wiring").
871  */
872 void
873 vm_page_hold(vm_page_t mem)
874 {
875
876         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
877         mem->hold_count++;
878 }
879
880 void
881 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
882 {
883
884         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
885         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
886         --mem->hold_count;
887         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
888                 vm_page_free_toq(mem);
889 }
890
891 /*
892  *      vm_page_unhold_pages:
893  *
894  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
895  */
896 void
897 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
898 {
899         struct mtx *mtx, *new_mtx;
900
901         mtx = NULL;
902         for (; count != 0; count--) {
903                 /*
904                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
905                  */
906                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
907                 if (mtx != new_mtx) {
908                         if (mtx != NULL)
909                                 mtx_unlock(mtx);
910                         mtx = new_mtx;
911                         mtx_lock(mtx);
912                 }
913                 vm_page_unhold(*ma);
914                 ma++;
915         }
916         if (mtx != NULL)
917                 mtx_unlock(mtx);
918 }
919
920 vm_page_t
921 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
922 {
923         vm_page_t m;
924
925 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
926         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
927         if (m == NULL)
928                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
929         return (m);
930 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
931         long pi;
932
933         pi = atop(pa);
934         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
935                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
936                 return (m);
937         }
938         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
939 #else
940 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
941 #endif
942 }
943
944 /*
945  *      vm_page_getfake:
946  *
947  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
948  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
949  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
950  */
951 vm_page_t
952 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
953 {
954         vm_page_t m;
955
956         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
957         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
958         return (m);
959 }
960
961 void
962 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
963 {
964
965         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
966                 /*
967                  * The page's memattr might have changed since the
968                  * previous initialization.  Update the pmap to the
969                  * new memattr.
970                  */
971                 goto memattr;
972         }
973         m->phys_addr = paddr;
974         m->queue = PQ_NONE;
975         /* Fictitious pages don't use "segind". */
976         m->flags = PG_FICTITIOUS;
977         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
978         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
979         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
980         m->wire_count = 1;
981         pmap_page_init(m);
982 memattr:
983         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
984 }
985
986 /*
987  *      vm_page_putfake:
988  *
989  *      Release a fictitious page.
990  */
991 void
992 vm_page_putfake(vm_page_t m)
993 {
994
995         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
996         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
997             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
998         uma_zfree(fakepg_zone, m);
999 }
1000
1001 /*
1002  *      vm_page_updatefake:
1003  *
1004  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
1005  *      memory attribute.
1006  */
1007 void
1008 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1009 {
1010
1011         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1012             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1013         m->phys_addr = paddr;
1014         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1015 }
1016
1017 /*
1018  *      vm_page_free:
1019  *
1020  *      Free a page.
1021  */
1022 void
1023 vm_page_free(vm_page_t m)
1024 {
1025
1026         m->flags &= ~PG_ZERO;
1027         vm_page_free_toq(m);
1028 }
1029
1030 /*
1031  *      vm_page_free_zero:
1032  *
1033  *      Free a page to the zerod-pages queue
1034  */
1035 void
1036 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1037 {
1038
1039         m->flags |= PG_ZERO;
1040         vm_page_free_toq(m);
1041 }
1042
1043 /*
1044  * Unbusy and handle the page queueing for a page from a getpages request that
1045  * was optionally read ahead or behind.
1046  */
1047 void
1048 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1049 {
1050
1051         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1052         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1053
1054         /*
1055          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1056          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1057          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1058          * unless the page is wanted by another thread.
1059          */
1060         vm_page_lock(m);
1061         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1062                 vm_page_activate(m);
1063         else
1064                 vm_page_deactivate(m);
1065         vm_page_unlock(m);
1066         vm_page_xunbusy(m);
1067 }
1068
1069 /*
1070  *      vm_page_sleep_if_busy:
1071  *
1072  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1073  *      Returns TRUE if the thread slept.
1074  *
1075  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1076  *      be locked.
1077  */
1078 int
1079 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1080 {
1081         vm_object_t obj;
1082
1083         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1084         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1085
1086         if (vm_page_busied(m)) {
1087                 /*
1088                  * The page-specific object must be cached because page
1089                  * identity can change during the sleep, causing the
1090                  * re-lock of a different object.
1091                  * It is assumed that a reference to the object is already
1092                  * held by the callers.
1093                  */
1094                 obj = m->object;
1095                 vm_page_lock(m);
1096                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1097                 vm_page_busy_sleep(m, msg, false);
1098                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1099                 return (TRUE);
1100         }
1101         return (FALSE);
1102 }
1103
1104 /*
1105  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1106  *
1107  *      Set all bits in the page's dirty field.
1108  *
1109  *      The object containing the specified page must be locked if the
1110  *      call is made from the machine-independent layer.
1111  *
1112  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1113  *
1114  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1115  */
1116 void
1117 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1118 {
1119
1120         /* Refer to this operation by its public name. */
1121         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1122             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1123         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1124 }
1125
1126 /*
1127  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1128  *
1129  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1130  *
1131  *      The object must be locked.
1132  */
1133 int
1134 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1135 {
1136         vm_page_t mpred;
1137
1138         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1139         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1140         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1141 }
1142
1143 /*
1144  *      vm_page_insert_after:
1145  *
1146  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1147  *
1148  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1149  *      the specified object.
1150  *
1151  *      The object must be locked.
1152  */
1153 static int
1154 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1155     vm_page_t mpred)
1156 {
1157         vm_page_t msucc;
1158
1159         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1160         KASSERT(m->object == NULL,
1161             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1162         if (mpred != NULL) {
1163                 KASSERT(mpred->object == object,
1164                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1165                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1166                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1167                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1168         } else
1169                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1170         if (msucc != NULL)
1171                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1172                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1173
1174         /*
1175          * Record the object/offset pair in this page
1176          */
1177         m->object = object;
1178         m->pindex = pindex;
1179
1180         /*
1181          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1182          */
1183         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1184                 m->object = NULL;
1185                 m->pindex = 0;
1186                 return (1);
1187         }
1188         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1189         return (0);
1190 }
1191
1192 /*
1193  *      vm_page_insert_radixdone:
1194  *
1195  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1196  *      radix trie hooking.
1197  *
1198  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1199  *      specified object.
1200  *
1201  *      The object must be locked.
1202  */
1203 static void
1204 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1205 {
1206
1207         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1208         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1209             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1210         if (mpred != NULL) {
1211                 KASSERT(mpred->object == object,
1212                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1213                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1214                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1215         }
1216
1217         if (mpred != NULL)
1218                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1219         else
1220                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1221
1222         /*
1223          * Show that the object has one more resident page.
1224          */
1225         object->resident_page_count++;
1226
1227         /*
1228          * Hold the vnode until the last page is released.
1229          */
1230         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1231                 vhold(object->handle);
1232
1233         /*
1234          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1235          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1236          */
1237         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1238                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1239 }
1240
1241 /*
1242  *      vm_page_remove:
1243  *
1244  *      Removes the specified page from its containing object, but does not
1245  *      invalidate any backing storage.
1246  *
1247  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1248  */
1249 void
1250 vm_page_remove(vm_page_t m)
1251 {
1252         vm_object_t object;
1253         vm_page_t mrem;
1254
1255         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1256                 vm_page_assert_locked(m);
1257         if ((object = m->object) == NULL)
1258                 return;
1259         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1260         if (vm_page_xbusied(m))
1261                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1262         mrem = vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1263         KASSERT(mrem == m, ("removed page %p, expected page %p", mrem, m));
1264
1265         /*
1266          * Now remove from the object's list of backed pages.
1267          */
1268         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1269
1270         /*
1271          * And show that the object has one fewer resident page.
1272          */
1273         object->resident_page_count--;
1274
1275         /*
1276          * The vnode may now be recycled.
1277          */
1278         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1279                 vdrop(object->handle);
1280
1281         m->object = NULL;
1282 }
1283
1284 /*
1285  *      vm_page_lookup:
1286  *
1287  *      Returns the page associated with the object/offset
1288  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1289  *
1290  *      The object must be locked.
1291  */
1292 vm_page_t
1293 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1294 {
1295
1296         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1297         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1298 }
1299
1300 /*
1301  *      vm_page_find_least:
1302  *
1303  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1304  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1305  *
1306  *      The object must be locked.
1307  */
1308 vm_page_t
1309 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1310 {
1311         vm_page_t m;
1312
1313         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1314         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1315                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1316         return (m);
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1321  * resident; if none is found, NULL is returned.
1322  *
1323  * The object must be locked.
1324  */
1325 vm_page_t
1326 vm_page_next(vm_page_t m)
1327 {
1328         vm_page_t next;
1329
1330         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1331         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1332             next->pindex != m->pindex + 1)
1333                 next = NULL;
1334         return (next);
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1339  * resident; if none is found, NULL is returned.
1340  *
1341  * The object must be locked.
1342  */
1343 vm_page_t
1344 vm_page_prev(vm_page_t m)
1345 {
1346         vm_page_t prev;
1347
1348         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1349         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1350             prev->pindex != m->pindex - 1)
1351                 prev = NULL;
1352         return (prev);
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1357  * pindex which must be already present in the object.
1358  *
1359  * The existing page must not be on a paging queue.
1360  */
1361 vm_page_t
1362 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1363 {
1364         vm_page_t mold;
1365
1366         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1367         KASSERT(mnew->object == NULL,
1368             ("vm_page_replace: page already in object"));
1369
1370         /*
1371          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1372          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1373          * dance.  Double check such functions for more comments.
1374          */
1375
1376         mnew->object = object;
1377         mnew->pindex = pindex;
1378         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1379         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1380             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1381
1382         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1383         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1384         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1385
1386         mold->object = NULL;
1387         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1388
1389         /*
1390          * The object's resident_page_count does not change because we have
1391          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1392          */
1393         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1394                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1395         return (mold);
1396 }
1397
1398 /*
1399  *      vm_page_rename:
1400  *
1401  *      Move the given memory entry from its
1402  *      current object to the specified target object/offset.
1403  *
1404  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1405  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1406  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1407  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1408  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1409  *
1410  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1411  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1412  *            swap.
1413  *
1414  *      The objects must be locked.
1415  */
1416 int
1417 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1418 {
1419         vm_page_t mpred;
1420         vm_pindex_t opidx;
1421
1422         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1423
1424         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1425         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1426             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1427
1428         /*
1429          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1430          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1431          * function.
1432          */
1433         opidx = m->pindex;
1434         m->pindex = new_pindex;
1435         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1436                 m->pindex = opidx;
1437                 return (1);
1438         }
1439
1440         /*
1441          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1442          * the listq iterator is tainted.
1443          */
1444         m->pindex = opidx;
1445         vm_page_lock(m);
1446         vm_page_remove(m);
1447
1448         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1449         m->pindex = new_pindex;
1450         m->object = new_object;
1451         vm_page_unlock(m);
1452         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1453         vm_page_dirty(m);
1454         return (0);
1455 }
1456
1457 /*
1458  *      vm_page_alloc:
1459  *
1460  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1461  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1462  *
1463  *      The caller must always specify an allocation class.
1464  *
1465  *      allocation classes:
1466  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1467  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1468  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1469  *
1470  *      optional allocation flags:
1471  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1472  *                              intends to allocate
1473  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1474  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1475  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1476  *                              should not be exclusive busy
1477  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1478  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1479  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1480  *
1481  *      This routine may not sleep.
1482  */
1483 vm_page_t
1484 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1485 {
1486         vm_page_t m, mpred;
1487         int flags, req_class;
1488
1489         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1490         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1491             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1492             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1493             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1494             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1495             req));
1496         if (object != NULL)
1497                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1498
1499         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1500
1501         /*
1502          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1503          */
1504         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1505                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1506
1507         if (object != NULL) {
1508                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1509                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1510                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1511         }
1512
1513         /*
1514          * Allocate a page if the number of free pages exceeds the minimum
1515          * for the request class.
1516          */
1517         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1518         if (vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1519             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1520             vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1521             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1522             vm_cnt.v_free_count > 0)) {
1523                 /*
1524                  * Can we allocate the page from a reservation?
1525                  */
1526 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1527                 if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1528                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1529                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL)
1530 #endif
1531                 {
1532                         /*
1533                          * If not, allocate it from the free page queues.
1534                          */
1535                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1536                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1537 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1538                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1539                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1540                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1541                                     0);
1542                         }
1543 #endif
1544                 }
1545         } else {
1546                 /*
1547                  * Not allocatable, give up.
1548                  */
1549                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1550                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1551                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1552                 pagedaemon_wakeup();
1553                 return (NULL);
1554         }
1555
1556         /*
1557          *  At this point we had better have found a good page.
1558          */
1559         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1560         vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1561         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1562         vm_page_alloc_check(m);
1563
1564         /*
1565          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1566          */
1567         flags = 0;
1568         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1569                 flags = PG_ZERO;
1570         flags &= m->flags;
1571         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1572                 flags |= PG_NODUMP;
1573         m->flags = flags;
1574         m->aflags = 0;
1575         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1576             VPO_UNMANAGED : 0;
1577         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1578         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1579                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1580         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1581                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1582         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1583                 /*
1584                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1585                  * page is inserted into the object.
1586                  */
1587                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1588                 m->wire_count = 1;
1589         }
1590         m->act_count = 0;
1591
1592         if (object != NULL) {
1593                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1594                         pagedaemon_wakeup();
1595                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1596                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1597                                 m->wire_count = 0;
1598                         }
1599                         m->object = NULL;
1600                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1601                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1602                         vm_page_free(m);
1603                         return (NULL);
1604                 }
1605
1606                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1607                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1608                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1609                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1610         } else
1611                 m->pindex = pindex;
1612
1613         /*
1614          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1615          * we would be nearly out of memory.
1616          */
1617         if (vm_paging_needed())
1618                 pagedaemon_wakeup();
1619
1620         return (m);
1621 }
1622
1623 /*
1624  *      vm_page_alloc_contig:
1625  *
1626  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1627  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1628  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1629  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1630  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1631  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1632  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1633  *      and "boundary" must be a power of two.
1634  *
1635  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1636  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1637  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1638  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1639  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1640  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1641  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1642  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1643  *
1644  *      The caller must always specify an allocation class.
1645  *
1646  *      allocation classes:
1647  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1648  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1649  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1650  *
1651  *      optional allocation flags:
1652  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1653  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1654  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1655  *                              should not be exclusive busy
1656  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1657  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1658  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1659  *
1660  *      This routine may not sleep.
1661  */
1662 vm_page_t
1663 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1664     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1665     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1666 {
1667         vm_page_t m, m_tmp, m_ret;
1668         u_int flags;
1669         int req_class;
1670
1671         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1672             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1673             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1674             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1675             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1676             req));
1677         if (object != NULL) {
1678                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1679                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1680                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1681                     object));
1682         }
1683         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1684         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1685
1686         /*
1687          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1688          */
1689         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1690                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1691
1692         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1693         if (vm_cnt.v_free_count >= npages + vm_cnt.v_free_reserved ||
1694             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1695             vm_cnt.v_free_count >= npages + vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1696             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1697             vm_cnt.v_free_count >= npages)) {
1698 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1699 retry:
1700                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1701                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1702                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1703 #endif
1704                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1705                             alignment, boundary);
1706         } else {
1707                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1708                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1709                 pagedaemon_wakeup();
1710                 return (NULL);
1711         }
1712         if (m_ret != NULL)
1713                 vm_phys_freecnt_adj(m_ret, -npages);
1714         else {
1715 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1716                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1717                     boundary))
1718                         goto retry;
1719 #endif
1720         }
1721         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1722         if (m_ret == NULL)
1723                 return (NULL);
1724         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++)
1725                 vm_page_alloc_check(m);
1726
1727         /*
1728          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1729          */
1730         flags = 0;
1731         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1732                 flags = PG_ZERO;
1733         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1734                 flags |= PG_NODUMP;
1735         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1736                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1737         if (object != NULL) {
1738                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1739                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1740                         memattr = object->memattr;
1741         }
1742         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1743                 m->aflags = 0;
1744                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1745                 m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1746                 if (object != NULL) {
1747                         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1748                                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1749                         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1750                                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1751                 }
1752                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1753                         m->wire_count = 1;
1754                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1755                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1756                 if (object != NULL) {
1757                         if (vm_page_insert(m, object, pindex)) {
1758                                 if (vm_paging_needed())
1759                                         pagedaemon_wakeup();
1760                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1761                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
1762                                             npages);
1763                                 for (m_tmp = m, m = m_ret;
1764                                     m < &m_ret[npages]; m++) {
1765                                         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1766                                                 m->wire_count = 0;
1767                                         if (m >= m_tmp) {
1768                                                 m->object = NULL;
1769                                                 m->oflags |= VPO_UNMANAGED;
1770                                         }
1771                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1772                                         vm_page_free(m);
1773                                 }
1774                                 return (NULL);
1775                         }
1776                 } else
1777                         m->pindex = pindex;
1778                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1779                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1780                 pindex++;
1781         }
1782         if (vm_paging_needed())
1783                 pagedaemon_wakeup();
1784         return (m_ret);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Check a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1789  */
1790 static void
1791 vm_page_alloc_check(vm_page_t m)
1792 {
1793
1794         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1795             ("page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1796         KASSERT(m->wire_count == 0, ("page %p is wired", m));
1797         KASSERT(m->hold_count == 0, ("page %p is held", m));
1798         KASSERT(!vm_page_busied(m), ("page %p is busy", m));
1799         KASSERT(m->dirty == 0, ("page %p is dirty", m));
1800         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1801             ("page %p has unexpected memattr %d",
1802             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1803         KASSERT(m->valid == 0, ("free page %p is valid", m));
1804 }
1805
1806 /*
1807  *      vm_page_alloc_freelist:
1808  *
1809  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
1810  *
1811  *      The caller must always specify an allocation class.
1812  *
1813  *      allocation classes:
1814  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1815  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1816  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1817  *
1818  *      optional allocation flags:
1819  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1820  *                              intends to allocate
1821  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1822  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1823  *
1824  *      This routine may not sleep.
1825  */
1826 vm_page_t
1827 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
1828 {
1829         vm_page_t m;
1830         u_int flags;
1831         int req_class;
1832
1833         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1834
1835         /*
1836          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1837          */
1838         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1839                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1840
1841         /*
1842          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
1843          */
1844         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1845         if (vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1846             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1847             vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1848             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1849             vm_cnt.v_free_count > 0))
1850                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1851         else {
1852                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1853                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1854                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1855                 pagedaemon_wakeup();
1856                 return (NULL);
1857         }
1858         if (m == NULL) {
1859                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1860                 return (NULL);
1861         }
1862         vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1863         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1864         vm_page_alloc_check(m);
1865
1866         /*
1867          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1868          */
1869         m->aflags = 0;
1870         flags = 0;
1871         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1872                 flags = PG_ZERO;
1873         m->flags &= flags;
1874         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1875                 /*
1876                  * The page lock is not required for wiring a page that does
1877                  * not belong to an object.
1878                  */
1879                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1880                 m->wire_count = 1;
1881         }
1882         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1883         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1884         if (vm_paging_needed())
1885                 pagedaemon_wakeup();
1886         return (m);
1887 }
1888
1889 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
1890 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
1891 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
1892
1893 /*
1894  *      vm_page_scan_contig:
1895  *
1896  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
1897  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
1898  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
1899  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
1900  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
1901  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
1902  *      multiple of "boundary".
1903  *
1904  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
1905  *      structure within vm_page_array[].
1906  *
1907  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
1908  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
1909  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
1910  */
1911 vm_page_t
1912 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
1913     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
1914 {
1915         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
1916         vm_object_t object;
1917         vm_paddr_t pa;
1918         vm_page_t m, m_run;
1919 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1920         int level;
1921 #endif
1922         int m_inc, order, run_ext, run_len;
1923
1924         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
1925         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
1926         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
1927         m_run = NULL;
1928         run_len = 0;
1929         m_mtx = NULL;
1930         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
1931                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
1932                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
1933
1934                 /*
1935                  * If the current page would be the start of a run, check its
1936                  * physical address against the end, alignment, and boundary
1937                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
1938                  * terminate the scan or advance to the next page that
1939                  * satisfies the failed condition.
1940                  */
1941                 if (run_len == 0) {
1942                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
1943                         if (m + npages > m_end)
1944                                 break;
1945                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1946                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
1947                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
1948                                 continue;
1949                         }
1950                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
1951                             boundary) != 0) {
1952                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
1953                                 continue;
1954                         }
1955                 } else
1956                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
1957
1958                 /*
1959                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
1960                  */
1961                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
1962                 if (m_mtx != new_mtx) {
1963                         if (m_mtx != NULL)
1964                                 mtx_unlock(m_mtx);
1965                         m_mtx = new_mtx;
1966                         mtx_lock(m_mtx);
1967                 }
1968                 m_inc = 1;
1969 retry:
1970                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
1971                         run_ext = 0;
1972 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1973                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
1974                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
1975                         run_ext = 0;
1976                         /* Advance to the end of the reservation. */
1977                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1978                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
1979                             pa);
1980                 }
1981 #endif
1982                 else if ((object = m->object) != NULL) {
1983                         /*
1984                          * The page is considered eligible for relocation if
1985                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
1986                          * the page daemon.
1987                          */
1988                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
1989                                 mtx_unlock(m_mtx);
1990                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
1991                                 mtx_lock(m_mtx);
1992                                 if (m->object != object) {
1993                                         /*
1994                                          * The page may have been freed.
1995                                          */
1996                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
1997                                         goto retry;
1998                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
1999                                     m->hold_count != 0) {
2000                                         run_ext = 0;
2001                                         goto unlock;
2002                                 }
2003                         }
2004                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2005                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2006                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2007                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2008                             object->type != OBJT_SWAP &&
2009                             object->type != OBJT_VNODE) {
2010                                 run_ext = 0;
2011 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2012                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2013                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2014                                 run_ext = 0;
2015                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2016                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2017                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2018                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2019 #endif
2020                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2021                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2022                                 /*
2023                                  * The page is allocated but eligible for
2024                                  * relocation.  Extend the current run by one
2025                                  * page.
2026                                  */
2027                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2028                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2029                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2030                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2031                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2032                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2033                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2034                                 run_ext = 1;
2035                         } else
2036                                 run_ext = 0;
2037 unlock:
2038                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2039 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2040                 } else if (level >= 0) {
2041                         /*
2042                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2043                          * other words, it is still free.  Extend the current
2044                          * run by one page.
2045                          */
2046                         run_ext = 1;
2047 #endif
2048                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2049                         /*
2050                          * The page is enqueued in the physical memory
2051                          * allocator's free page queues.  Moreover, it is the
2052                          * first page in a power-of-two-sized run of
2053                          * contiguous free pages.  Add these pages to the end
2054                          * of the current run, and jump ahead.
2055                          */
2056                         run_ext = 1 << order;
2057                         m_inc = 1 << order;
2058                 } else {
2059                         /*
2060                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2061                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2062                          * free page queues.  However, it is not the first
2063                          * page in a run of contiguous free pages.  (This case
2064                          * rarely occurs because the scan is performed in
2065                          * ascending order.) (2) It is not reserved, and it is
2066                          * transitioning from free to allocated.  (Conversely,
2067                          * the transition from allocated to free for managed
2068                          * pages is blocked by the page lock.) (3) It is
2069                          * allocated but not contained by an object and not
2070                          * wired, e.g., allocated by Xen's balloon driver.
2071                          */
2072                         run_ext = 0;
2073                 }
2074
2075                 /*
2076                  * Extend or reset the current run of pages.
2077                  */
2078                 if (run_ext > 0) {
2079                         if (run_len == 0)
2080                                 m_run = m;
2081                         run_len += run_ext;
2082                 } else {
2083                         if (run_len > 0) {
2084                                 m_run = NULL;
2085                                 run_len = 0;
2086                         }
2087                 }
2088         }
2089         if (m_mtx != NULL)
2090                 mtx_unlock(m_mtx);
2091         if (run_len >= npages)
2092                 return (m_run);
2093         return (NULL);
2094 }
2095
2096 /*
2097  *      vm_page_reclaim_run:
2098  *
2099  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2100  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2101  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2102  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2103  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2104  *      physical address above "high".
2105  *
2106  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2107  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2108  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2109  *      unsuccessful.
2110  *
2111  *      "req_class" must be an allocation class.
2112  */
2113 static int
2114 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2115     vm_paddr_t high)
2116 {
2117         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2118         struct spglist free;
2119         vm_object_t object;
2120         vm_paddr_t pa;
2121         vm_page_t m, m_end, m_new;
2122         int error, order, req;
2123
2124         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2125             ("req_class is not an allocation class"));
2126         SLIST_INIT(&free);
2127         error = 0;
2128         m = m_run;
2129         m_end = m_run + npages;
2130         m_mtx = NULL;
2131         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2132                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2133                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2134
2135                 /*
2136                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2137                  */
2138                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2139                 if (m_mtx != new_mtx) {
2140                         if (m_mtx != NULL)
2141                                 mtx_unlock(m_mtx);
2142                         m_mtx = new_mtx;
2143                         mtx_lock(m_mtx);
2144                 }
2145 retry:
2146                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2147                         error = EBUSY;
2148                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2149                         /*
2150                          * The page is relocated if and only if it could be
2151                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2152                          */
2153                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2154                                 mtx_unlock(m_mtx);
2155                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2156                                 mtx_lock(m_mtx);
2157                                 if (m->object != object) {
2158                                         /*
2159                                          * The page may have been freed.
2160                                          */
2161                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2162                                         goto retry;
2163                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2164                                     m->hold_count != 0) {
2165                                         error = EBUSY;
2166                                         goto unlock;
2167                                 }
2168                         }
2169                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2170                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2171                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2172                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2173                             object->type != OBJT_SWAP &&
2174                             object->type != OBJT_VNODE)
2175                                 error = EINVAL;
2176                         else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2177                                 error = EINVAL;
2178                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2179                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2180                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2181                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2182                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2183                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2184                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2185                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2186                                 if (m->valid != 0) {
2187                                         /*
2188                                          * First, try to allocate a new page
2189                                          * that is above "high".  Failing
2190                                          * that, try to allocate a new page
2191                                          * that is below "m_run".  Allocate
2192                                          * the new page between the end of
2193                                          * "m_run" and "high" only as a last
2194                                          * resort.
2195                                          */
2196                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2197                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2198                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2199                                         if (trunc_page(high) !=
2200                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2201                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2202                                                     NULL, 0, req, 1,
2203                                                     round_page(high),
2204                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2205                                                     PAGE_SIZE, 0,
2206                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2207                                         } else
2208                                                 m_new = NULL;
2209                                         if (m_new == NULL) {
2210                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2211                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2212                                                     NULL, 0, req, 1,
2213                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2214                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2215                                         }
2216                                         if (m_new == NULL) {
2217                                                 pa += ptoa(npages);
2218                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2219                                                     NULL, 0, req, 1,
2220                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2221                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2222                                         }
2223                                         if (m_new == NULL) {
2224                                                 error = ENOMEM;
2225                                                 goto unlock;
2226                                         }
2227                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2228                                             ("page %p is wired", m));
2229
2230                                         /*
2231                                          * Replace "m" with the new page.  For
2232                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2233                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2234                                          * as if vm_page_free() was called.
2235                                          */
2236                                         if (object->ref_count != 0)
2237                                                 pmap_remove_all(m);
2238                                         m_new->aflags = m->aflags;
2239                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2240                                             ("page %p is managed", m));
2241                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2242                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2243                                         m_new->valid = m->valid;
2244                                         m_new->dirty = m->dirty;
2245                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2246                                         vm_page_xbusy(m);
2247                                         vm_page_remque(m);
2248                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2249                                             m->pindex, m);
2250                                         m->valid = 0;
2251                                         vm_page_undirty(m);
2252
2253                                         /*
2254                                          * The new page must be deactivated
2255                                          * before the object is unlocked.
2256                                          */
2257                                         new_mtx = vm_page_lockptr(m_new);
2258                                         if (m_mtx != new_mtx) {
2259                                                 mtx_unlock(m_mtx);
2260                                                 m_mtx = new_mtx;
2261                                                 mtx_lock(m_mtx);
2262                                         }
2263                                         vm_page_deactivate(m_new);
2264                                 } else {
2265                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2266                                         vm_page_remque(m);
2267                                         vm_page_remove(m);
2268                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2269                                             ("page %p is dirty", m));
2270                                 }
2271                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2272                         } else
2273                                 error = EBUSY;
2274 unlock:
2275                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2276                 } else {
2277                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2278                         order = m->order;
2279                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2280                                 /*
2281                                  * The page is enqueued in the physical memory
2282                                  * allocator's free page queues.  Moreover, it
2283                                  * is the first page in a power-of-two-sized
2284                                  * run of contiguous free pages.  Jump ahead
2285                                  * to the last page within that run, and
2286                                  * continue from there.
2287                                  */
2288                                 m += (1 << order) - 1;
2289                         }
2290 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2291                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2292                                 order = 0;
2293 #endif
2294                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2295                         if (order == VM_NFREEORDER)
2296                                 error = EINVAL;
2297                 }
2298         }
2299         if (m_mtx != NULL)
2300                 mtx_unlock(m_mtx);
2301         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2302                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2303                 do {
2304                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2305                         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2306 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2307                         if (!vm_reserv_free_page(m))
2308 #else
2309                         if (true)
2310 #endif
2311                                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2312                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2313                 vm_page_free_wakeup();
2314                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2315         }
2316         return (error);
2317 }
2318
2319 #define NRUNS   16
2320
2321 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2322
2323 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2324
2325 #define MIN_RECLAIM     8
2326
2327 /*
2328  *      vm_page_reclaim_contig:
2329  *
2330  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2331  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2332  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2333  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2334  *      fail due to a shortage of free pages.  When reclamation fails, callers
2335  *      are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed allocation
2336  *      operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2337  *
2338  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2339  *
2340  *      allocation classes:
2341  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2342  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2343  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2344  *
2345  *      The optional allocation flags are ignored.
2346  *
2347  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2348  *      must be a power of two.
2349  */
2350 bool
2351 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2352     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2353 {
2354         vm_paddr_t curr_low;
2355         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2356         u_long count, reclaimed;
2357         int error, i, options, req_class;
2358
2359         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2360         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2361         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2362         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2363
2364         /*
2365          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2366          */
2367         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2368                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2369
2370         /*
2371          * Return if the number of free pages cannot satisfy the requested
2372          * allocation.
2373          */
2374         count = vm_cnt.v_free_count;
2375         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2376             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2377             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2378                 return (false);
2379
2380         /*
2381          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2382          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2383          */
2384         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2385                 /*
2386                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2387                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2388                  */
2389                 curr_low = low;
2390                 count = 0;
2391                 for (;;) {
2392                         m_run = vm_phys_scan_contig(npages, curr_low, high,
2393                             alignment, boundary, options);
2394                         if (m_run == NULL)
2395                                 break;
2396                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2397                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2398                         count++;
2399                 }
2400
2401                 /*
2402                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2403                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2404                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2405                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2406                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2407                  */
2408                 reclaimed = 0;
2409                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2410                         count--;
2411                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2412                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2413                             high);
2414                         if (error == 0) {
2415                                 reclaimed += npages;
2416                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2417                                         return (true);
2418                         }
2419                 }
2420
2421                 /*
2422                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2423                  * the last scan had no restrictions.
2424                  */
2425                 if (options == VPSC_NORESERV)
2426                         options = VPSC_NOSUPER;
2427                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2428                         options = VPSC_ANY;
2429                 else if (options == VPSC_ANY)
2430                         return (reclaimed != 0);
2431         }
2432 }
2433
2434 /*
2435  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2436  *
2437  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2438  *      - Called in various places before memory allocations.
2439  */
2440 void
2441 vm_wait(void)
2442 {
2443
2444         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2445         if (curproc == pageproc) {
2446                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2447                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2448                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2449         } else {
2450                 if (__predict_false(pageproc == NULL))
2451                         panic("vm_wait in early boot");
2452                 if (!vm_pageout_wanted) {
2453                         vm_pageout_wanted = true;
2454                         wakeup(&vm_pageout_wanted);
2455                 }
2456                 vm_pages_needed = true;
2457                 msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
2458                     "vmwait", 0);
2459         }
2460 }
2461
2462 /*
2463  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2464  *
2465  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2466  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2467  *        can be easily tracked.
2468  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2469  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2470  *        this balance without careful testing first.
2471  */
2472 void
2473 vm_waitpfault(void)
2474 {
2475
2476         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2477         if (!vm_pageout_wanted) {
2478                 vm_pageout_wanted = true;
2479                 wakeup(&vm_pageout_wanted);
2480         }
2481         vm_pages_needed = true;
2482         msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
2483             "pfault", 0);
2484 }
2485
2486 struct vm_pagequeue *
2487 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2488 {
2489
2490         if (vm_page_in_laundry(m))
2491                 return (&vm_dom[0].vmd_pagequeues[m->queue]);
2492         else
2493                 return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2494 }
2495
2496 /*
2497  *      vm_page_dequeue:
2498  *
2499  *      Remove the given page from its current page queue.
2500  *
2501  *      The page must be locked.
2502  */
2503 void
2504 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2505 {
2506         struct vm_pagequeue *pq;
2507
2508         vm_page_assert_locked(m);
2509         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2510             m));
2511         pq = vm_page_pagequeue(m);
2512         vm_pagequeue_lock(pq);
2513         m->queue = PQ_NONE;
2514         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2515         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2516         vm_pagequeue_unlock(pq);
2517 }
2518
2519 /*
2520  *      vm_page_dequeue_locked:
2521  *
2522  *      Remove the given page from its current page queue.
2523  *
2524  *      The page and page queue must be locked.
2525  */
2526 void
2527 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2528 {
2529         struct vm_pagequeue *pq;
2530
2531         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2532         pq = vm_page_pagequeue(m);
2533         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2534         m->queue = PQ_NONE;
2535         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2536         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2537 }
2538
2539 /*
2540  *      vm_page_enqueue:
2541  *
2542  *      Add the given page to the specified page queue.
2543  *
2544  *      The page must be locked.
2545  */
2546 static void
2547 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2548 {
2549         struct vm_pagequeue *pq;
2550
2551         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2552         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2553             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2554             queue, m));
2555         if (queue == PQ_LAUNDRY)
2556                 pq = &vm_dom[0].vmd_pagequeues[queue];
2557         else
2558                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2559         vm_pagequeue_lock(pq);
2560         m->queue = queue;
2561         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2562         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2563         vm_pagequeue_unlock(pq);
2564 }
2565
2566 /*
2567  *      vm_page_requeue:
2568  *
2569  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2570  *
2571  *      The page must be locked.
2572  */
2573 void
2574 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2575 {
2576         struct vm_pagequeue *pq;
2577
2578         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2579         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2580             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2581         pq = vm_page_pagequeue(m);
2582         vm_pagequeue_lock(pq);
2583         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2584         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2585         vm_pagequeue_unlock(pq);
2586 }
2587
2588 /*
2589  *      vm_page_requeue_locked:
2590  *
2591  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2592  *
2593  *      The page queue must be locked.
2594  */
2595 void
2596 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2597 {
2598         struct vm_pagequeue *pq;
2599
2600         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2601             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2602         pq = vm_page_pagequeue(m);
2603         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2604         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2605         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2606 }
2607
2608 /*
2609  *      vm_page_activate:
2610  *
2611  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2612  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2613  *      mess with it.
2614  *
2615  *      The page must be locked.
2616  */
2617 void
2618 vm_page_activate(vm_page_t m)
2619 {
2620         int queue;
2621
2622         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2623         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2624                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2625                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2626                                 m->act_count = ACT_INIT;
2627                         if (queue != PQ_NONE)
2628                                 vm_page_dequeue(m);
2629                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2630                 } else
2631                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2632                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2633         } else {
2634                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2635                         m->act_count = ACT_INIT;
2636         }
2637 }
2638
2639 /*
2640  *      vm_page_free_wakeup:
2641  *
2642  *      Helper routine for vm_page_free_toq().  This routine is called
2643  *      when a page is added to the free queues.
2644  *
2645  *      The page queues must be locked.
2646  */
2647 static inline void
2648 vm_page_free_wakeup(void)
2649 {
2650
2651         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2652         /*
2653          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2654          * some free.
2655          */
2656         if (vm_pageout_pages_needed &&
2657             vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2658                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2659                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2660         }
2661         /*
2662          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2663          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2664          * lots of memory. this process will swapin processes.
2665          */
2666         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2667                 vm_pages_needed = false;
2668                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2669         }
2670 }
2671
2672 /*
2673  *      vm_page_free_toq:
2674  *
2675  *      Returns the given page to the free list,
2676  *      disassociating it with any VM object.
2677  *
2678  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2679  */
2680 void
2681 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2682 {
2683
2684         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2685                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2686                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2687                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2688         } else
2689                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2690                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2691         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2692
2693         if (vm_page_sbusied(m))
2694                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2695
2696         /*
2697          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2698          * the page here because we do not want to call the pager's
2699          * callback routine until after we've put the page on the
2700          * appropriate free queue.
2701          */
2702         vm_page_remque(m);
2703         vm_page_remove(m);
2704
2705         /*
2706          * If fictitious remove object association and
2707          * return, otherwise delay object association removal.
2708          */
2709         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2710                 return;
2711         }
2712
2713         m->valid = 0;
2714         vm_page_undirty(m);
2715
2716         if (m->wire_count != 0)
2717                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2718         if (m->hold_count != 0) {
2719                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2720                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2721                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2722                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2723         } else {
2724                 /*
2725                  * Restore the default memory attribute to the page.
2726                  */
2727                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2728                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2729
2730                 /*
2731                  * Insert the page into the physical memory allocator's free
2732                  * page queues.
2733                  */
2734                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2735                 vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2736 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2737                 if (!vm_reserv_free_page(m))
2738 #else
2739                 if (TRUE)
2740 #endif
2741                         vm_phys_free_pages(m, 0);
2742                 vm_page_free_wakeup();
2743                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2744         }
2745 }
2746
2747 /*
2748  *      vm_page_wire:
2749  *
2750  *      Mark this page as wired down by yet
2751  *      another map, removing it from paging queues
2752  *      as necessary.
2753  *
2754  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
2755  *
2756  *      The page must be locked.
2757  */
2758 void
2759 vm_page_wire(vm_page_t m)
2760 {
2761
2762         /*
2763          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
2764          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
2765          * it is already off the queues).
2766          */
2767         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2768         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2769                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2770                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
2771                     m));
2772                 return;
2773         }
2774         if (m->wire_count == 0) {
2775                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
2776                     m->queue == PQ_NONE,
2777                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
2778                 vm_page_remque(m);
2779                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2780         }
2781         m->wire_count++;
2782         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
2783 }
2784
2785 /*
2786  * vm_page_unwire:
2787  *
2788  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
2789  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
2790  * FALSE otherwise.
2791  *
2792  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
2793  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
2794  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
2795  * specified).
2796  *
2797  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
2798  *
2799  * A managed page must be locked.
2800  */
2801 boolean_t
2802 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
2803 {
2804
2805         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
2806             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
2807             queue, m));
2808         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2809                 vm_page_assert_locked(m);
2810         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2811                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2812             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
2813                 return (FALSE);
2814         }
2815         if (m->wire_count > 0) {
2816                 m->wire_count--;
2817                 if (m->wire_count == 0) {
2818                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2819                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2820                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE)
2821                                 vm_page_enqueue(queue, m);
2822                         return (TRUE);
2823                 } else
2824                         return (FALSE);
2825         } else
2826                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
2827 }
2828
2829 /*
2830  * Move the specified page to the inactive queue.
2831  *
2832  * Normally, "noreuse" is FALSE, resulting in LRU ordering of the inactive
2833  * queue.  However, setting "noreuse" to TRUE will accelerate the specified
2834  * page's reclamation, but it will not unmap the page from any address space.
2835  * This is implemented by inserting the page near the head of the inactive
2836  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
2837  *
2838  * The page must be locked.
2839  */
2840 static inline void
2841 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
2842 {
2843         struct vm_pagequeue *pq;
2844         int queue;
2845
2846         vm_page_assert_locked(m);
2847
2848         /*
2849          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
2850          * reactivated.
2851          */
2852         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
2853                 return;
2854         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2855                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
2856                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
2857                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
2858                         vm_pagequeue_lock(pq);
2859                         vm_page_dequeue_locked(m);
2860                 } else {
2861                         if (queue != PQ_NONE)
2862                                 vm_page_dequeue(m);
2863                         vm_pagequeue_lock(pq);
2864                 }
2865                 m->queue = PQ_INACTIVE;
2866                 if (noreuse)
2867                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
2868                             m, plinks.q);
2869                 else
2870                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2871                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2872                 vm_pagequeue_unlock(pq);
2873         }
2874 }
2875
2876 /*
2877  * Move the specified page to the inactive queue.
2878  *
2879  * The page must be locked.
2880  */
2881 void
2882 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
2883 {
2884
2885         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
2886 }
2887
2888 /*
2889  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
2890  * that it is unlikely to be reused.
2891  *
2892  * The page must be locked.
2893  */
2894 void
2895 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
2896 {
2897
2898         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
2899 }
2900
2901 /*
2902  * vm_page_launder
2903  *
2904  *      Put a page in the laundry.
2905  */
2906 void
2907 vm_page_launder(vm_page_t m)
2908 {
2909         int queue;
2910
2911         vm_page_assert_locked(m);
2912         if ((queue = m->queue) != PQ_LAUNDRY) {
2913                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2914                         if (queue != PQ_NONE)
2915                                 vm_page_dequeue(m);
2916                         vm_page_enqueue(PQ_LAUNDRY, m);
2917                 } else
2918                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2919                             ("wired page %p is queued", m));
2920         }
2921 }
2922
2923 /*
2924  * vm_page_try_to_free()
2925  *
2926  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
2927  *      1 is returned on success, 0 on failure.
2928  */
2929 int
2930 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
2931 {
2932
2933         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2934         if (m->object != NULL)
2935                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2936         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
2937             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
2938                 return (0);
2939         pmap_remove_all(m);
2940         if (m->dirty)
2941                 return (0);
2942         vm_page_free(m);
2943         return (1);
2944 }
2945
2946 /*
2947  * vm_page_advise
2948  *
2949  *      Deactivate or do nothing, as appropriate.
2950  *
2951  *      The object and page must be locked.
2952  */
2953 void
2954 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
2955 {
2956
2957         vm_page_assert_locked(m);
2958         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2959         if (advice == MADV_FREE)
2960                 /*
2961                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
2962                  * without first paging it out.  MADV_FREE pages are often
2963                  * quickly reused by malloc(3), so we do not do anything that
2964                  * would result in a page fault on a later access.
2965                  */
2966                 vm_page_undirty(m);
2967         else if (advice != MADV_DONTNEED)
2968                 return;
2969
2970         /*
2971          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
2972          * immediately reactivate the page.
2973          */
2974         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
2975
2976         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
2977                 vm_page_dirty(m);
2978
2979         /*
2980          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
2981          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
2982          * the page will be reused quickly.  Dirty pages not already in the
2983          * laundry are moved there.
2984          */
2985         if (m->dirty == 0)
2986                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
2987         else
2988                 vm_page_launder(m);
2989 }
2990
2991 /*
2992  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
2993  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
2994  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
2995  * and then conditionally zero it.
2996  *
2997  * This routine may sleep.
2998  *
2999  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3000  * and reacquired if the routine sleeps.
3001  */
3002 vm_page_t
3003 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3004 {
3005         vm_page_t m;
3006         int sleep;
3007
3008         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3009         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3010             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3011             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3012 retrylookup:
3013         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3014                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3015                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3016                 if (sleep) {
3017                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3018                                 return (NULL);
3019                         /*
3020                          * Reference the page before unlocking and
3021                          * sleeping so that the page daemon is less
3022                          * likely to reclaim it.
3023                          */
3024                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3025                         vm_page_lock(m);
3026                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3027                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt", (allocflags &
3028                             VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3029                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3030                         goto retrylookup;
3031                 } else {
3032                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3033                                 vm_page_lock(m);
3034                                 vm_page_wire(m);
3035                                 vm_page_unlock(m);
3036                         }
3037                         if ((allocflags &
3038                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3039                                 vm_page_xbusy(m);
3040                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3041                                 vm_page_sbusy(m);
3042                         return (m);
3043                 }
3044         }
3045         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags);
3046         if (m == NULL) {
3047                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3048                         return (NULL);
3049                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3050                 VM_WAIT;
3051                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3052                 goto retrylookup;
3053         }
3054         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3055                 pmap_zero_page(m);
3056         return (m);
3057 }
3058
3059 /*
3060  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3061  *
3062  * Inputs are required to range within a page.
3063  */
3064 vm_page_bits_t
3065 vm_page_bits(int base, int size)
3066 {
3067         int first_bit;
3068         int last_bit;
3069
3070         KASSERT(
3071             base + size <= PAGE_SIZE,
3072             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3073         );
3074
3075         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3076                 return (0);
3077
3078         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3079         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3080
3081         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3082             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3083 }
3084
3085 /*
3086  *      vm_page_set_valid_range:
3087  *
3088  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3089  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3090  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3091  *      such chunks will be zeroed.
3092  *
3093  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3094  */
3095 void
3096 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3097 {
3098         int endoff, frag;
3099
3100         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3101         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3102                 return;
3103
3104         /*
3105          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3106          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3107          * first block.
3108          */
3109         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3110             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3111                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3112
3113         /*
3114          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3115          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3116          * the last block.
3117          */
3118         endoff = base + size;
3119         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3120             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3121                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3122                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3123
3124         /*
3125          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3126          * is already dirty.
3127          */
3128         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3129             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3130
3131         /*
3132          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3133          */
3134         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3135 }
3136
3137 /*
3138  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3139  */
3140 static __inline void
3141 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3142 {
3143         uintptr_t addr;
3144 #if PAGE_SIZE < 16384
3145         int shift;
3146 #endif
3147
3148         /*
3149          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3150          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3151          * set by a concurrent pmap operation.
3152          */
3153         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3154         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3155                 m->dirty &= ~pagebits;
3156         else {
3157                 /*
3158                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3159                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3160                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3161                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3162                  *
3163                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3164                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3165                  * alignment is needed. Only require existence of
3166                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3167                  */
3168                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3169 #if PAGE_SIZE == 32768
3170                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3171 #elif PAGE_SIZE == 16384
3172                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3173 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3174                 /*
3175                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3176                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3177                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3178                  */
3179                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3180 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3181                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3182 #else
3183                 shift *= NBBY;
3184 #endif
3185                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3186                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3187 #endif          /* PAGE_SIZE */
3188         }
3189 }
3190
3191 /*
3192  *      vm_page_set_validclean:
3193  *
3194  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3195  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3196  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3197  *      such chunks will be zero'd.
3198  *
3199  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3200  */
3201 void
3202 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3203 {
3204         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3205         int endoff, frag;
3206
3207         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3208         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3209                 return;
3210
3211         /*
3212          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3213          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3214          * first block.
3215          */
3216         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3217             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3218                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3219
3220         /*
3221          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3222          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3223          * the last block.
3224          */
3225         endoff = base + size;
3226         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3227             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3228                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3229                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3230
3231         /*
3232          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3233          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3234          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3235          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3236          * be set again.
3237          *
3238          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3239          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3240          * the range.
3241          */
3242         oldvalid = m->valid;
3243         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3244         m->valid |= pagebits;
3245 #if 0   /* NOT YET */
3246         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3247                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3248                 base += frag;
3249                 size -= frag;
3250                 if (size < 0)
3251                         size = 0;
3252         }
3253         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3254 #endif
3255         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3256                 /*
3257                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3258                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3259                  * fully valid.
3260                  */
3261                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3262                         /*
3263                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3264                          * a concurrent pmap operation, such as
3265                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3266                          * pmap and set the dirty field on the page before
3267                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3268                          * field was cleared here.
3269                          */
3270                         pmap_clear_modify(m);
3271                 m->dirty = 0;
3272                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3273         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3274                 m->dirty &= ~pagebits;
3275         else
3276                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3277 }
3278
3279 void
3280 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3281 {
3282
3283         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3284 }
3285
3286 /*
3287  *      vm_page_set_invalid:
3288  *
3289  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3290  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3291  */
3292 void
3293 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3294 {
3295         vm_page_bits_t bits;
3296         vm_object_t object;
3297
3298         object = m->object;
3299         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3300         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3301             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3302                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3303         else
3304                 bits = vm_page_bits(base, size);
3305         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3306             bits != 0)
3307                 pmap_remove_all(m);
3308         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3309             !pmap_page_is_mapped(m),
3310             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3311         m->valid &= ~bits;
3312         m->dirty &= ~bits;
3313 }
3314
3315 /*
3316  * vm_page_zero_invalid()
3317  *
3318  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3319  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3320  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3321  *      page so user code sees what it expects.
3322  *
3323  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3324  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3325  */
3326 void
3327 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3328 {
3329         int b;
3330         int i;
3331
3332         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3333         /*
3334          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3335          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3336          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3337          * vm_page_set_validclean().
3338          */
3339         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3340                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3341                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3342                         if (i > b) {
3343                                 pmap_zero_page_area(m,
3344                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3345                         }
3346                         b = i + 1;
3347                 }
3348         }
3349
3350         /*
3351          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3352          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3353          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3354          */
3355         if (setvalid)
3356                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3357 }
3358
3359 /*
3360  *      vm_page_is_valid:
3361  *
3362  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3363  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3364  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3365  */
3366 int
3367 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3368 {
3369         vm_page_bits_t bits;
3370
3371         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3372         bits = vm_page_bits(base, size);
3373         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3374 }
3375
3376 /*
3377  *      vm_page_ps_is_valid:
3378  *
3379  *      Returns TRUE if the entire (super)page is valid and FALSE otherwise.
3380  */
3381 boolean_t
3382 vm_page_ps_is_valid(vm_page_t m)
3383 {
3384         int i, npages;
3385
3386         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3387         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3388
3389         /*
3390          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3391          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3392          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3393          */
3394         for (i = 0; i < npages; i++) {
3395                 if (m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3396                         return (FALSE);
3397         }
3398         return (TRUE);
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3403  */
3404 void
3405 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3406 {
3407
3408         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3409         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3410                 vm_page_dirty(m);
3411 }
3412
3413 void
3414 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3415 {
3416
3417         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3418 }
3419
3420 void
3421 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3422 {
3423
3424         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3425 }
3426
3427 int
3428 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3429 {
3430
3431         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3432 }
3433
3434 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3435 void
3436 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3437 {
3438
3439         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3440 }
3441
3442 void
3443 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3444 {
3445
3446         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3447 }
3448 #endif
3449
3450 #ifdef INVARIANTS
3451 void
3452 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3453 {
3454
3455         /*
3456          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3457          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3458          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3459          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3460          */
3461         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3462                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3463 }
3464
3465 void
3466 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3467 {
3468
3469         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3470                 return;
3471
3472         /*
3473          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3474          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3475          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3476          */
3477         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3478             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3479         if (!vm_page_xbusied(m))
3480                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3481 }
3482 #endif
3483
3484 #include "opt_ddb.h"
3485 #ifdef DDB
3486 #include <sys/kernel.h>
3487
3488 #include <ddb/ddb.h>
3489
3490 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3491 {
3492
3493         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3494         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3495         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3496         db_printf("vm_cnt.v_laundry_count: %d\n", vm_cnt.v_laundry_count);
3497         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3498         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3499         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3500         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3501         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3502 }
3503
3504 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3505 {
3506         int dom;
3507
3508         db_printf("pq_free %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3509         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3510                 db_printf(
3511             "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pq_laund %d\n",
3512                     dom,
3513                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3514                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3515                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3516                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3517                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_cnt);
3518         }
3519 }
3520
3521 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3522 {
3523         vm_page_t m;
3524         boolean_t phys;
3525
3526         if (!have_addr) {
3527                 db_printf("show pginfo addr\n");
3528                 return;
3529         }
3530
3531         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3532         if (phys)
3533                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3534         else
3535                 m = (vm_page_t)addr;
3536         db_printf(
3537     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3538     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3539             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3540             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3541             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3542 }
3543 #endif /* DDB */