Merge branches 'hammer2' and 'master' of ssh://crater.dragonflybsd.org/repository...
[dragonfly.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice immediately at the beginning of the file, without modification,
10  *    this list of conditions, and the following disclaimer.
11  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
12  *              John S. Dyson.
13  *
14  * $FreeBSD: src/sys/kern/vfs_bio.c,v 1.242.2.20 2003/05/28 18:38:10 alc Exp $
15  */
16
17 /*
18  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
19  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
20  * sure that the performance degradation associated with schemes such
21  * as this is not realized.
22  *
23  * Author:  John S. Dyson
24  * Significant help during the development and debugging phases
25  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
26  *
27  * see man buf(9) for more info.
28  */
29
30 #include <sys/param.h>
31 #include <sys/systm.h>
32 #include <sys/buf.h>
33 #include <sys/conf.h>
34 #include <sys/devicestat.h>
35 #include <sys/eventhandler.h>
36 #include <sys/lock.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/mount.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/kthread.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/reboot.h>
43 #include <sys/resourcevar.h>
44 #include <sys/sysctl.h>
45 #include <sys/vmmeter.h>
46 #include <sys/vnode.h>
47 #include <sys/dsched.h>
48 #include <vm/vm.h>
49 #include <vm/vm_param.h>
50 #include <vm/vm_kern.h>
51 #include <vm/vm_pageout.h>
52 #include <vm/vm_page.h>
53 #include <vm/vm_object.h>
54 #include <vm/vm_extern.h>
55 #include <vm/vm_map.h>
56 #include <vm/vm_pager.h>
57 #include <vm/swap_pager.h>
58
59 #include <sys/buf2.h>
60 #include <sys/thread2.h>
61 #include <sys/spinlock2.h>
62 #include <sys/mplock2.h>
63 #include <vm/vm_page2.h>
64
65 #include "opt_ddb.h"
66 #ifdef DDB
67 #include <ddb/ddb.h>
68 #endif
69
70 /*
71  * Buffer queues.
72  */
73 enum bufq_type {
74         BQUEUE_NONE,            /* not on any queue */
75         BQUEUE_LOCKED,          /* locked buffers */
76         BQUEUE_CLEAN,           /* non-B_DELWRI buffers */
77         BQUEUE_DIRTY,           /* B_DELWRI buffers */
78         BQUEUE_DIRTY_HW,        /* B_DELWRI buffers - heavy weight */
79         BQUEUE_EMPTYKVA,        /* empty buffer headers with KVA assignment */
80         BQUEUE_EMPTY,           /* empty buffer headers */
81
82         BUFFER_QUEUES           /* number of buffer queues */
83 };
84
85 typedef enum bufq_type bufq_type_t;
86
87 #define BD_WAKE_SIZE    16384
88 #define BD_WAKE_MASK    (BD_WAKE_SIZE - 1)
89
90 TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
91 static struct spinlock bufqspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufqspin);
92 static struct spinlock bufcspin = SPINLOCK_INITIALIZER(&bufcspin);
93
94 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "BIO buffer", "BIO buffer");
95
96 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
97
98 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
99 static void vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
100 #if 0
101 static void vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m);
102 #endif
103 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
104 static int flushbufqueues(bufq_type_t q);
105 static vm_page_t bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit);
106
107 static void bd_signal(long totalspace);
108 static void buf_daemon(void);
109 static void buf_daemon_hw(void);
110
111 /*
112  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
113  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
114  * really that bad.  it would be better to split the buffer
115  * for input in the case of buffers partially already in memory,
116  * but the code is intricate enough already.
117  */
118 vm_page_t bogus_page;
119
120 /*
121  * These are all static, but make the ones we export globals so we do
122  * not need to use compiler magic.
123  */
124 long bufspace;                  /* locked by buffer_map */
125 long maxbufspace;
126 static long bufmallocspace;     /* atomic ops */
127 long maxbufmallocspace, lobufspace, hibufspace;
128 static int bufreusecnt, bufdefragcnt, buffreekvacnt;
129 static long lorunningspace;
130 static long hirunningspace;
131 static int runningbufreq;               /* locked by bufcspin */
132 static long dirtykvaspace;              /* locked by bufcspin */
133 static long dirtybufspace;              /* locked by bufcspin */
134 static int dirtybufcount;               /* locked by bufcspin */
135 static long dirtybufspacehw;            /* locked by bufcspin */
136 static int dirtybufcounthw;             /* locked by bufcspin */
137 static long runningbufspace;            /* locked by bufcspin */
138 static int runningbufcount;             /* locked by bufcspin */
139 long lodirtybufspace;
140 long hidirtybufspace;
141 static int getnewbufcalls;
142 static int getnewbufrestarts;
143 static int recoverbufcalls;
144 static int needsbuffer;         /* locked by bufcspin */
145 static int bd_request;          /* locked by bufcspin */
146 static int bd_request_hw;       /* locked by bufcspin */
147 static u_int bd_wake_ary[BD_WAKE_SIZE];
148 static u_int bd_wake_index;
149 static u_int vm_cycle_point = 40; /* 23-36 will migrate more act->inact */
150 static int debug_commit;
151
152 static struct thread *bufdaemon_td;
153 static struct thread *bufdaemonhw_td;
154 static u_int lowmempgallocs;
155 static u_int lowmempgfails;
156
157 /*
158  * Sysctls for operational control of the buffer cache.
159  */
160 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lodirtybufspace, CTLFLAG_RW, &lodirtybufspace, 0,
161         "Number of dirty buffers to flush before bufdaemon becomes inactive");
162 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hidirtybufspace, CTLFLAG_RW, &hidirtybufspace, 0,
163         "High watermark used to trigger explicit flushing of dirty buffers");
164 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
165         "Minimum amount of buffer space required for active I/O");
166 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
167         "Maximum amount of buffer space to usable for active I/O");
168 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgallocs, CTLFLAG_RW, &lowmempgallocs, 0,
169         "Page allocations done during periods of very low free memory");
170 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, lowmempgfails, CTLFLAG_RW, &lowmempgfails, 0,
171         "Page allocations which failed during periods of very low free memory");
172 SYSCTL_UINT(_vfs, OID_AUTO, vm_cycle_point, CTLFLAG_RW, &vm_cycle_point, 0,
173         "Recycle pages to active or inactive queue transition pt 0-64");
174 /*
175  * Sysctls determining current state of the buffer cache.
176  */
177 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, nbuf, CTLFLAG_RD, &nbuf, 0,
178         "Total number of buffers in buffer cache");
179 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtykvaspace, CTLFLAG_RD, &dirtykvaspace, 0,
180         "KVA reserved by dirty buffers (all)");
181 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspace, CTLFLAG_RD, &dirtybufspace, 0,
182         "Pending bytes of dirty buffers (all)");
183 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, dirtybufspacehw, CTLFLAG_RD, &dirtybufspacehw, 0,
184         "Pending bytes of dirty buffers (heavy weight)");
185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcount, CTLFLAG_RD, &dirtybufcount, 0,
186         "Pending number of dirty buffers");
187 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufcounthw, CTLFLAG_RD, &dirtybufcounthw, 0,
188         "Pending number of dirty buffers (heavy weight)");
189 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
190         "I/O bytes currently in progress due to asynchronous writes");
191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, runningbufcount, CTLFLAG_RD, &runningbufcount, 0,
192         "I/O buffers currently in progress due to asynchronous writes");
193 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
194         "Hard limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
195 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
196         "Soft limit on maximum amount of memory usable for buffer space");
197 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
198         "Minimum amount of memory to reserve for system buffer space");
199 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
200         "Amount of memory available for buffers");
201 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufmallocspace,
202         0, "Maximum amount of memory reserved for buffers using malloc");
203 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
204         "Amount of memory left for buffers using malloc-scheme");
205 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD, &getnewbufcalls, 0,
206         "New buffer header acquisition requests");
207 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD, &getnewbufrestarts,
208         0, "New buffer header acquisition restarts");
209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recoverbufcalls, CTLFLAG_RD, &recoverbufcalls, 0,
210         "Recover VM space in an emergency");
211 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RD, &bufdefragcnt, 0,
212         "Buffer acquisition restarts due to fragmented buffer map");
213 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RD, &buffreekvacnt, 0,
214         "Amount of time KVA space was deallocated in an arbitrary buffer");
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RD, &bufreusecnt, 0,
216         "Amount of time buffer re-use operations were successful");
217 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, debug_commit, CTLFLAG_RW, &debug_commit, 0, "");
218 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, buf, CTLFLAG_RD, 0, sizeof(struct buf),
219         "sizeof(struct buf)");
220
221 char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
222
223 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
224 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED02   0x02
225 #define VFS_BIO_NEED_UNUSED04   0x04
226 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
227
228 /*
229  * bufspacewakeup:
230  *
231  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
232  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
233  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
234  *      bp's get placed back in the queues.
235  */
236 static __inline void
237 bufspacewakeup(void)
238 {
239         /*
240          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
241          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
242          * process will be able to now.
243          */
244         spin_lock(&bufcspin);
245         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
246                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
247                 spin_unlock(&bufcspin);
248                 wakeup(&needsbuffer);
249         } else {
250                 spin_unlock(&bufcspin);
251         }
252 }
253
254 /*
255  * runningbufwakeup:
256  *
257  *      Accounting for I/O in progress.
258  *
259  */
260 static __inline void
261 runningbufwakeup(struct buf *bp)
262 {
263         long totalspace;
264         long limit;
265
266         if ((totalspace = bp->b_runningbufspace) != 0) {
267                 spin_lock(&bufcspin);
268                 runningbufspace -= totalspace;
269                 --runningbufcount;
270                 bp->b_runningbufspace = 0;
271
272                 /*
273                  * see waitrunningbufspace() for limit test.
274                  */
275                 limit = hirunningspace * 3 / 6;
276                 if (runningbufreq && runningbufspace <= limit) {
277                         runningbufreq = 0;
278                         spin_unlock(&bufcspin);
279                         wakeup(&runningbufreq);
280                 } else {
281                         spin_unlock(&bufcspin);
282                 }
283                 bd_signal(totalspace);
284         }
285 }
286
287 /*
288  * bufcountwakeup:
289  *
290  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
291  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
292  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
293  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
294  *
295  * MPSAFE
296  */
297 static __inline void
298 bufcountwakeup(void) 
299 {
300         spin_lock(&bufcspin);
301         if (needsbuffer) {
302                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
303                 spin_unlock(&bufcspin);
304                 wakeup(&needsbuffer);
305         } else {
306                 spin_unlock(&bufcspin);
307         }
308 }
309
310 /*
311  * waitrunningbufspace()
312  *
313  * If runningbufspace exceeds 4/6 hirunningspace we block until
314  * runningbufspace drops to 3/6 hirunningspace.  We also block if another
315  * thread blocked here in order to be fair, even if runningbufspace
316  * is now lower than the limit.
317  *
318  * The caller may be using this function to block in a tight loop, we
319  * must block while runningbufspace is greater than at least
320  * hirunningspace * 3 / 6.
321  */
322 void
323 waitrunningbufspace(void)
324 {
325         long limit = hirunningspace * 4 / 6;
326
327         if (runningbufspace > limit || runningbufreq) {
328                 spin_lock(&bufcspin);
329                 while (runningbufspace > limit || runningbufreq) {
330                         runningbufreq = 1;
331                         ssleep(&runningbufreq, &bufcspin, 0, "wdrn1", 0);
332                 }
333                 spin_unlock(&bufcspin);
334         }
335 }
336
337 /*
338  * buf_dirty_count_severe:
339  *
340  *      Return true if we have too many dirty buffers.
341  */
342 int
343 buf_dirty_count_severe(void)
344 {
345         return (runningbufspace + dirtykvaspace >= hidirtybufspace ||
346                 dirtybufcount >= nbuf / 2);
347 }
348
349 /*
350  * Return true if the amount of running I/O is severe and BIOQ should
351  * start bursting.
352  */
353 int
354 buf_runningbufspace_severe(void)
355 {
356         return (runningbufspace >= hirunningspace * 4 / 6);
357 }
358
359 /*
360  * vfs_buf_test_cache:
361  *
362  * Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
363  * bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
364  * valid data.
365  *
366  * NOTE! Dirty VM pages are not processed into dirty (B_DELWRI) buffer
367  * cache buffers.  The VM pages remain dirty, as someone had mmap()'d
368  * them while a clean buffer was present.
369  */
370 static __inline__
371 void
372 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
373                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
374                   vm_page_t m)
375 {
376         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
377                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
378                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
379                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
380         }
381 }
382
383 /*
384  * bd_speedup()
385  *
386  * Spank the buf_daemon[_hw] if the total dirty buffer space exceeds the
387  * low water mark.
388  *
389  * MPSAFE
390  */
391 static __inline__
392 void
393 bd_speedup(void)
394 {
395         if (dirtykvaspace < lodirtybufspace && dirtybufcount < nbuf / 2)
396                 return;
397
398         if (bd_request == 0 &&
399             (dirtykvaspace > lodirtybufspace / 2 ||
400              dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
401                 spin_lock(&bufcspin);
402                 bd_request = 1;
403                 spin_unlock(&bufcspin);
404                 wakeup(&bd_request);
405         }
406         if (bd_request_hw == 0 &&
407             (dirtykvaspace > lodirtybufspace / 2 ||
408              dirtybufcounthw >= nbuf / 2)) {
409                 spin_lock(&bufcspin);
410                 bd_request_hw = 1;
411                 spin_unlock(&bufcspin);
412                 wakeup(&bd_request_hw);
413         }
414 }
415
416 /*
417  * bd_heatup()
418  *
419  *      Get the buf_daemon heated up when the number of running and dirty
420  *      buffers exceeds the mid-point.
421  *
422  *      Return the total number of dirty bytes past the second mid point
423  *      as a measure of how much excess dirty data there is in the system.
424  *
425  * MPSAFE
426  */
427 long
428 bd_heatup(void)
429 {
430         long mid1;
431         long mid2;
432         long totalspace;
433
434         mid1 = lodirtybufspace + (hidirtybufspace - lodirtybufspace) / 2;
435
436         totalspace = runningbufspace + dirtykvaspace;
437         if (totalspace >= mid1 || dirtybufcount >= nbuf / 2) {
438                 bd_speedup();
439                 mid2 = mid1 + (hidirtybufspace - mid1) / 2;
440                 if (totalspace >= mid2)
441                         return(totalspace - mid2);
442         }
443         return(0);
444 }
445
446 /*
447  * bd_wait()
448  *
449  *      Wait for the buffer cache to flush (totalspace) bytes worth of
450  *      buffers, then return.
451  *
452  *      Regardless this function blocks while the number of dirty buffers
453  *      exceeds hidirtybufspace.
454  *
455  * MPSAFE
456  */
457 void
458 bd_wait(long totalspace)
459 {
460         u_int i;
461         int count;
462
463         if (curthread == bufdaemonhw_td || curthread == bufdaemon_td)
464                 return;
465
466         while (totalspace > 0) {
467                 bd_heatup();
468                 if (totalspace > runningbufspace + dirtykvaspace)
469                         totalspace = runningbufspace + dirtykvaspace;
470                 count = totalspace / BKVASIZE;
471                 if (count >= BD_WAKE_SIZE)
472                         count = BD_WAKE_SIZE - 1;
473
474                 spin_lock(&bufcspin);
475                 i = (bd_wake_index + count) & BD_WAKE_MASK;
476                 ++bd_wake_ary[i];
477
478                 /*
479                  * This is not a strict interlock, so we play a bit loose
480                  * with locking access to dirtybufspace*
481                  */
482                 tsleep_interlock(&bd_wake_ary[i], 0);
483                 spin_unlock(&bufcspin);
484                 tsleep(&bd_wake_ary[i], PINTERLOCKED, "flstik", hz);
485
486                 totalspace = runningbufspace + dirtykvaspace - hidirtybufspace;
487         }
488 }
489
490 /*
491  * bd_signal()
492  * 
493  *      This function is called whenever runningbufspace or dirtykvaspace
494  *      is reduced.  Track threads waiting for run+dirty buffer I/O
495  *      complete.
496  *
497  * MPSAFE
498  */
499 static void
500 bd_signal(long totalspace)
501 {
502         u_int i;
503
504         if (totalspace > 0) {
505                 if (totalspace > BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE)
506                         totalspace = BKVASIZE * BD_WAKE_SIZE;
507                 spin_lock(&bufcspin);
508                 while (totalspace > 0) {
509                         i = bd_wake_index++;
510                         i &= BD_WAKE_MASK;
511                         if (bd_wake_ary[i]) {
512                                 bd_wake_ary[i] = 0;
513                                 spin_unlock(&bufcspin);
514                                 wakeup(&bd_wake_ary[i]);
515                                 spin_lock(&bufcspin);
516                         }
517                         totalspace -= BKVASIZE;
518                 }
519                 spin_unlock(&bufcspin);
520         }
521 }
522
523 /*
524  * BIO tracking support routines.
525  *
526  * Release a ref on a bio_track.  Wakeup requests are atomically released
527  * along with the last reference so bk_active will never wind up set to
528  * only 0x80000000.
529  *
530  * MPSAFE
531  */
532 static
533 void
534 bio_track_rel(struct bio_track *track)
535 {
536         int     active;
537         int     desired;
538
539         /*
540          * Shortcut
541          */
542         active = track->bk_active;
543         if (active == 1 && atomic_cmpset_int(&track->bk_active, 1, 0))
544                 return;
545
546         /*
547          * Full-on.  Note that the wait flag is only atomically released on
548          * the 1->0 count transition.
549          *
550          * We check for a negative count transition using bit 30 since bit 31
551          * has a different meaning.
552          */
553         for (;;) {
554                 desired = (active & 0x7FFFFFFF) - 1;
555                 if (desired)
556                         desired |= active & 0x80000000;
557                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
558                         if (desired & 0x40000000)
559                                 panic("bio_track_rel: bad count: %p\n", track);
560                         if (active & 0x80000000)
561                                 wakeup(track);
562                         break;
563                 }
564                 active = track->bk_active;
565         }
566 }
567
568 /*
569  * Wait for the tracking count to reach 0.
570  *
571  * Use atomic ops such that the wait flag is only set atomically when
572  * bk_active is non-zero.
573  *
574  * MPSAFE
575  */
576 int
577 bio_track_wait(struct bio_track *track, int slp_flags, int slp_timo)
578 {
579         int     active;
580         int     desired;
581         int     error;
582
583         /*
584          * Shortcut
585          */
586         if (track->bk_active == 0)
587                 return(0);
588
589         /*
590          * Full-on.  Note that the wait flag may only be atomically set if
591          * the active count is non-zero.
592          *
593          * NOTE: We cannot optimize active == desired since a wakeup could
594          *       clear active prior to our tsleep_interlock().
595          */
596         error = 0;
597         while ((active = track->bk_active) != 0) {
598                 cpu_ccfence();
599                 desired = active | 0x80000000;
600                 tsleep_interlock(track, slp_flags);
601                 if (atomic_cmpset_int(&track->bk_active, active, desired)) {
602                         error = tsleep(track, slp_flags | PINTERLOCKED,
603                                        "trwait", slp_timo);
604                         if (error)
605                                 break;
606                 }
607         }
608         return (error);
609 }
610
611 /*
612  * bufinit:
613  *
614  *      Load time initialisation of the buffer cache, called from machine
615  *      dependant initialization code. 
616  */
617 void
618 bufinit(void)
619 {
620         struct buf *bp;
621         vm_offset_t bogus_offset;
622         int i;
623
624         /* next, make a null set of free lists */
625         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
626                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
627
628         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
629         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
630                 bp = &buf[i];
631                 bzero(bp, sizeof *bp);
632                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
633                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
634                 bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
635                 initbufbio(bp);
636                 xio_init(&bp->b_xio);
637                 buf_dep_init(bp);
638                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
639         }
640
641         /*
642          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
643          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
644          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
645          * used by most other processes.  The differential is required to 
646          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
647          * be blocked waiting for buffer space.
648          *
649          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
650          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
651          * by the system.
652          */
653         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
654         hibufspace = imax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
655         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
656
657         lorunningspace = 512 * 1024;
658         /* hirunningspace -- see below */
659
660         /*
661          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently
662          * into the kernel space.  Even though this is accounted for in
663          * the buffer allocation, we don't want the malloced region to grow
664          * uncontrolled.  The malloc scheme improves memory utilization
665          * significantly on average (small) directories.
666          */
667         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
668
669         /*
670          * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
671          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
672          *
673          * We don't want too much actually queued to the device at once
674          * (XXX this needs to be per-mount!), because the buffers will
675          * wind up locked for a very long period of time while the I/O
676          * drains.
677          */
678         hidirtybufspace = hibufspace / 2;       /* dirty + running */
679         hirunningspace = hibufspace / 16;       /* locked & queued to device */
680         if (hirunningspace < 1024 * 1024)
681                 hirunningspace = 1024 * 1024;
682
683         dirtykvaspace = 0;
684         dirtybufspace = 0;
685         dirtybufspacehw = 0;
686
687         lodirtybufspace = hidirtybufspace / 2;
688
689         /*
690          * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
691          * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
692          * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
693          * from buf_daemon.
694          */
695
696         bogus_offset = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
697         vm_object_hold(&kernel_object);
698         bogus_page = vm_page_alloc(&kernel_object,
699                                    (bogus_offset >> PAGE_SHIFT),
700                                    VM_ALLOC_NORMAL);
701         vm_object_drop(&kernel_object);
702         vmstats.v_wire_count++;
703
704 }
705
706 /*
707  * Initialize the embedded bio structures, typically used by
708  * deprecated code which tries to allocate its own struct bufs.
709  */
710 void
711 initbufbio(struct buf *bp)
712 {
713         bp->b_bio1.bio_buf = bp;
714         bp->b_bio1.bio_prev = NULL;
715         bp->b_bio1.bio_offset = NOOFFSET;
716         bp->b_bio1.bio_next = &bp->b_bio2;
717         bp->b_bio1.bio_done = NULL;
718         bp->b_bio1.bio_flags = 0;
719
720         bp->b_bio2.bio_buf = bp;
721         bp->b_bio2.bio_prev = &bp->b_bio1;
722         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
723         bp->b_bio2.bio_next = NULL;
724         bp->b_bio2.bio_done = NULL;
725         bp->b_bio2.bio_flags = 0;
726
727         BUF_LOCKINIT(bp);
728 }
729
730 /*
731  * Reinitialize the embedded bio structures as well as any additional
732  * translation cache layers.
733  */
734 void
735 reinitbufbio(struct buf *bp)
736 {
737         struct bio *bio;
738
739         for (bio = &bp->b_bio1; bio; bio = bio->bio_next) {
740                 bio->bio_done = NULL;
741                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
742         }
743 }
744
745 /*
746  * Undo the effects of an initbufbio().
747  */
748 void
749 uninitbufbio(struct buf *bp)
750 {
751         dsched_exit_buf(bp);
752         BUF_LOCKFREE(bp);
753 }
754
755 /*
756  * Push another BIO layer onto an existing BIO and return it.  The new
757  * BIO layer may already exist, holding cached translation data.
758  */
759 struct bio *
760 push_bio(struct bio *bio)
761 {
762         struct bio *nbio;
763
764         if ((nbio = bio->bio_next) == NULL) {
765                 int index = bio - &bio->bio_buf->b_bio_array[0];
766                 if (index >= NBUF_BIO - 1) {
767                         panic("push_bio: too many layers bp %p\n",
768                                 bio->bio_buf);
769                 }
770                 nbio = &bio->bio_buf->b_bio_array[index + 1];
771                 bio->bio_next = nbio;
772                 nbio->bio_prev = bio;
773                 nbio->bio_buf = bio->bio_buf;
774                 nbio->bio_offset = NOOFFSET;
775                 nbio->bio_done = NULL;
776                 nbio->bio_next = NULL;
777         }
778         KKASSERT(nbio->bio_done == NULL);
779         return(nbio);
780 }
781
782 /*
783  * Pop a BIO translation layer, returning the previous layer.  The
784  * must have been previously pushed.
785  */
786 struct bio *
787 pop_bio(struct bio *bio)
788 {
789         return(bio->bio_prev);
790 }
791
792 void
793 clearbiocache(struct bio *bio)
794 {
795         while (bio) {
796                 bio->bio_offset = NOOFFSET;
797                 bio = bio->bio_next;
798         }
799 }
800
801 /*
802  * bfreekva:
803  *
804  *      Free the KVA allocation for buffer 'bp'.
805  *
806  *      Must be called from a critical section as this is the only locking for
807  *      buffer_map.
808  *
809  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
810  *
811  * MPALMOSTSAFE
812  */
813 static void
814 bfreekva(struct buf *bp)
815 {
816         int count;
817
818         if (bp->b_kvasize) {
819                 ++buffreekvacnt;
820                 count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
821                 vm_map_lock(&buffer_map);
822                 bufspace -= bp->b_kvasize;
823                 vm_map_delete(&buffer_map,
824                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
825                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize,
826                     &count
827                 );
828                 vm_map_unlock(&buffer_map);
829                 vm_map_entry_release(count);
830                 bp->b_kvasize = 0;
831                 bp->b_kvabase = NULL;
832                 bufspacewakeup();
833         }
834 }
835
836 /*
837  * bremfree:
838  *
839  *      Remove the buffer from the appropriate free list.
840  */
841 static __inline void
842 _bremfree(struct buf *bp)
843 {
844         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE) {
845                 KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) == 1, 
846                                 ("bremfree: bp %p not locked",bp));
847                 TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
848                 bp->b_qindex = BQUEUE_NONE;
849         } else {
850                 if (BUF_REFCNTNB(bp) <= 1)
851                         panic("bremfree: removing a buffer not on a queue");
852         }
853 }
854
855 void
856 bremfree(struct buf *bp)
857 {
858         spin_lock(&bufqspin);
859         _bremfree(bp);
860         spin_unlock(&bufqspin);
861 }
862
863 static void
864 bremfree_locked(struct buf *bp)
865 {
866         _bremfree(bp);
867 }
868
869 /*
870  * This version of bread issues any required I/O asyncnronously and
871  * makes a callback on completion.
872  *
873  * The callback must check whether BIO_DONE is set in the bio and issue
874  * the bpdone(bp, 0) if it isn't.  The callback is responsible for clearing
875  * BIO_DONE and disposing of the I/O (bqrelse()ing it).
876  */
877 void
878 breadcb(struct vnode *vp, off_t loffset, int size,
879         void (*func)(struct bio *), void *arg)
880 {
881         struct buf *bp;
882
883         bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
884
885         /* if not found in cache, do some I/O */
886         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
887                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
888                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
889                 bp->b_bio1.bio_done = func;
890                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
891                 vfs_busy_pages(vp, bp);
892                 BUF_KERNPROC(bp);
893                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
894         } else if (func) {
895                 /*
896                  * Since we are issuing the callback synchronously it cannot
897                  * race the BIO_DONE, so no need for atomic ops here.
898                  */
899                 /*bp->b_bio1.bio_done = func;*/
900                 bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = arg;
901                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_DONE;
902                 func(&bp->b_bio1);
903         } else {
904                 bqrelse(bp);
905         }
906 }
907
908 /*
909  * breadnx() - Terminal function for bread() and breadn().
910  *
911  * This function will start asynchronous I/O on read-ahead blocks as well
912  * as satisfy the primary request.
913  *
914  * We must clear B_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE is
915  * set, the buffer is valid and we do not have to do anything.
916  */
917 int
918 breadnx(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, off_t *raoffset,
919         int *rabsize, int cnt, struct buf **bpp)
920 {
921         struct buf *bp, *rabp;
922         int i;
923         int rv = 0, readwait = 0;
924
925         if (*bpp)
926                 bp = *bpp;
927         else
928                 *bpp = bp = getblk(vp, loffset, size, 0, 0);
929
930         /* if not found in cache, do some I/O */
931         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
932                 bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
933                 bp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
934                 bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
935                 bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
936                 vfs_busy_pages(vp, bp);
937                 vn_strategy(vp, &bp->b_bio1);
938                 ++readwait;
939         }
940
941         for (i = 0; i < cnt; i++, raoffset++, rabsize++) {
942                 if (inmem(vp, *raoffset))
943                         continue;
944                 rabp = getblk(vp, *raoffset, *rabsize, 0, 0);
945
946                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
947                         rabp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR | B_INVAL);
948                         rabp->b_cmd = BUF_CMD_READ;
949                         vfs_busy_pages(vp, rabp);
950                         BUF_KERNPROC(rabp);
951                         vn_strategy(vp, &rabp->b_bio1);
952                 } else {
953                         brelse(rabp);
954                 }
955         }
956         if (readwait)
957                 rv = biowait(&bp->b_bio1, "biord");
958         return (rv);
959 }
960
961 /*
962  * bwrite:
963  *
964  *      Synchronous write, waits for completion.
965  *
966  *      Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
967  *      if async).  Do not bother writing anything if the buffer
968  *      is invalid.
969  *
970  *      Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
971  *      fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
972  *      now so we set it generally.  This could be set either here 
973  *      or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
974  *      here.
975  */
976 int
977 bwrite(struct buf *bp)
978 {
979         int error;
980
981         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
982                 brelse(bp);
983                 return (0);
984         }
985         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
986                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
987
988         /* Mark the buffer clean */
989         bundirty(bp);
990
991         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
992         bp->b_flags |= B_CACHE;
993         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
994         bp->b_bio1.bio_done = biodone_sync;
995         bp->b_bio1.bio_flags |= BIO_SYNC;
996         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
997
998         /*
999          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1000          * valid for vnode-backed buffers.
1001          */
1002         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1003         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1004         error = biowait(&bp->b_bio1, "biows");
1005         brelse(bp);
1006
1007         return (error);
1008 }
1009
1010 /*
1011  * bawrite:
1012  *
1013  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1014  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1015  *
1016  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
1017  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1018  */
1019 void
1020 bawrite(struct buf *bp)
1021 {
1022         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1023                 brelse(bp);
1024                 return;
1025         }
1026         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1027                 panic("bwrite: buffer is not busy???");
1028
1029         /* Mark the buffer clean */
1030         bundirty(bp);
1031
1032         bp->b_flags &= ~(B_ERROR | B_EINTR);
1033         bp->b_flags |= B_CACHE;
1034         bp->b_cmd = BUF_CMD_WRITE;
1035         KKASSERT(bp->b_bio1.bio_done == NULL);
1036         vfs_busy_pages(bp->b_vp, bp);
1037
1038         /*
1039          * Normal bwrites pipeline writes.  NOTE: b_bufsize is only
1040          * valid for vnode-backed buffers.
1041          */
1042         bsetrunningbufspace(bp, bp->b_bufsize);
1043         BUF_KERNPROC(bp);
1044         vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * bowrite:
1049  *
1050  *      Ordered write.  Start output on a buffer, and flag it so that the
1051  *      device will write it in the order it was queued.  The buffer is
1052  *      released when the output completes.  bwrite() ( or the VOP routine
1053  *      anyway ) is responsible for handling B_INVAL buffers.
1054  */
1055 int
1056 bowrite(struct buf *bp)
1057 {
1058         bp->b_flags |= B_ORDERED;
1059         bawrite(bp);
1060         return (0);
1061 }
1062
1063 /*
1064  * bdwrite:
1065  *
1066  *      Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1067  *      anything if the buffer is marked invalid.
1068  *
1069  *      Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1070  *      set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1071  *      biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1072  *      out synchronously.
1073  */
1074 void
1075 bdwrite(struct buf *bp)
1076 {
1077         if (BUF_REFCNTNB(bp) == 0)
1078                 panic("bdwrite: buffer is not busy");
1079
1080         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1081                 brelse(bp);
1082                 return;
1083         }
1084         bdirty(bp);
1085
1086         if (dsched_is_clear_buf_priv(bp))
1087                 dsched_new_buf(bp);
1088
1089         /*
1090          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1091          * true even of NFS now.
1092          */
1093         bp->b_flags |= B_CACHE;
1094
1095         /*
1096          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1097          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1098          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1099          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1100          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1101          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1102          * the bmap then...  So, this is important to do.
1103          */
1104         if (bp->b_bio2.bio_offset == NOOFFSET) {
1105                 VOP_BMAP(bp->b_vp, bp->b_loffset, &bp->b_bio2.bio_offset,
1106                          NULL, NULL, BUF_CMD_WRITE);
1107         }
1108
1109         /*
1110          * Because the underlying pages may still be mapped and
1111          * writable trying to set the dirty buffer (b_dirtyoff/end)
1112          * range here will be inaccurate.
1113          *
1114          * However, we must still clean the pages to satisfy the
1115          * vnode_pager and pageout daemon, so theythink the pages
1116          * have been "cleaned".  What has really occured is that
1117          * they've been earmarked for later writing by the buffer
1118          * cache.
1119          *
1120          * So we get the b_dirtyoff/end update but will not actually
1121          * depend on it (NFS that is) until the pages are busied for
1122          * writing later on.
1123          */
1124         vfs_clean_pages(bp);
1125         bqrelse(bp);
1126
1127         /*
1128          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1129          * due to the softdep code.
1130          */
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Fake write - return pages to VM system as dirty, leave the buffer clean.
1135  * This is used by tmpfs.
1136  *
1137  * It is important for any VFS using this routine to NOT use it for
1138  * IO_SYNC or IO_ASYNC operations which occur when the system really
1139  * wants to flush VM pages to backing store.
1140  */
1141 void
1142 buwrite(struct buf *bp)
1143 {
1144         vm_page_t m;
1145         int i;
1146
1147         /*
1148          * Only works for VMIO buffers.  If the buffer is already
1149          * marked for delayed-write we can't avoid the bdwrite().
1150          */
1151         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || (bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1152                 bdwrite(bp);
1153                 return;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * Mark as needing a commit.
1158          */
1159         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1160                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1161                 vm_page_need_commit(m);
1162         }
1163         bqrelse(bp);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * bdirty:
1168  *
1169  *      Turn buffer into delayed write request by marking it B_DELWRI.
1170  *      B_RELBUF and B_NOCACHE must be cleared.
1171  *
1172  *      We reassign the buffer to itself to properly update it in the
1173  *      dirty/clean lists. 
1174  *
1175  *      Must be called from a critical section.
1176  *      The buffer must be on BQUEUE_NONE.
1177  */
1178 void
1179 bdirty(struct buf *bp)
1180 {
1181         KASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_NONE,
1182                 ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1183         if (bp->b_flags & B_NOCACHE) {
1184                 kprintf("bdirty: clearing B_NOCACHE on buf %p\n", bp);
1185                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
1186         }
1187         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1188                 kprintf("bdirty: warning, dirtying invalid buffer %p\n", bp);
1189         }
1190         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1191
1192         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1193                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1194                 bp->b_flags |= B_DELWRI;
1195                 reassignbuf(bp);
1196                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1197
1198                 spin_lock(&bufcspin);
1199                 ++dirtybufcount;
1200                 dirtykvaspace += bp->b_kvasize;
1201                 dirtybufspace += bp->b_bufsize;
1202                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1203                         ++dirtybufcounthw;
1204                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1205                 }
1206                 spin_unlock(&bufcspin);
1207
1208                 bd_heatup();
1209         }
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Set B_HEAVY, indicating that this is a heavy-weight buffer that
1214  * needs to be flushed with a different buf_daemon thread to avoid
1215  * deadlocks.  B_HEAVY also imposes restrictions in getnewbuf().
1216  */
1217 void
1218 bheavy(struct buf *bp)
1219 {
1220         if ((bp->b_flags & B_HEAVY) == 0) {
1221                 bp->b_flags |= B_HEAVY;
1222                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1223                         spin_lock(&bufcspin);
1224                         ++dirtybufcounthw;
1225                         dirtybufspacehw += bp->b_bufsize;
1226                         spin_unlock(&bufcspin);
1227                 }
1228         }
1229 }
1230
1231 /*
1232  * bundirty:
1233  *
1234  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1235  *
1236  *      Must be called from a critical section.
1237  *
1238  *      The buffer is typically on BQUEUE_NONE but there is one case in 
1239  *      brelse() that calls this function after placing the buffer on
1240  *      a different queue.
1241  *
1242  * MPSAFE
1243  */
1244 void
1245 bundirty(struct buf *bp)
1246 {
1247         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1248                 lwkt_gettoken(&bp->b_vp->v_token);
1249                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1250                 reassignbuf(bp);
1251                 lwkt_reltoken(&bp->b_vp->v_token);
1252
1253                 spin_lock(&bufcspin);
1254                 --dirtybufcount;
1255                 dirtykvaspace -= bp->b_kvasize;
1256                 dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1257                 if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1258                         --dirtybufcounthw;
1259                         dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1260                 }
1261                 spin_unlock(&bufcspin);
1262
1263                 bd_signal(bp->b_bufsize);
1264         }
1265         /*
1266          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1267          */
1268         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1269 }
1270
1271 /*
1272  * Set the b_runningbufspace field, used to track how much I/O is
1273  * in progress at any given moment.
1274  */
1275 void
1276 bsetrunningbufspace(struct buf *bp, int bytes)
1277 {
1278         bp->b_runningbufspace = bytes;
1279         if (bytes) {
1280                 spin_lock(&bufcspin);
1281                 runningbufspace += bytes;
1282                 ++runningbufcount;
1283                 spin_unlock(&bufcspin);
1284         }
1285 }
1286
1287 /*
1288  * brelse:
1289  *
1290  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1291  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1292  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1293  *
1294  * MPALMOSTSAFE
1295  */
1296 void
1297 brelse(struct buf *bp)
1298 {
1299 #ifdef INVARIANTS
1300         int saved_flags = bp->b_flags;
1301 #endif
1302
1303         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1304
1305         /*
1306          * If B_NOCACHE is set we are being asked to destroy the buffer and
1307          * its backing store.  Clear B_DELWRI.
1308          *
1309          * B_NOCACHE is set in two cases: (1) when the caller really wants
1310          * to destroy the buffer and backing store and (2) when the caller
1311          * wants to destroy the buffer and backing store after a write 
1312          * completes.
1313          */
1314         if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_DELWRI)) == (B_NOCACHE|B_DELWRI)) {
1315                 bundirty(bp);
1316         }
1317
1318         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
1319                 /*
1320                  * A re-dirtied buffer is only subject to destruction
1321                  * by B_INVAL.  B_ERROR and B_NOCACHE are ignored.
1322                  */
1323                 /* leave buffer intact */
1324         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_ERROR)) ||
1325                    (bp->b_bufsize <= 0)) {
1326                 /*
1327                  * Either a failed read or we were asked to free or not
1328                  * cache the buffer.  This path is reached with B_DELWRI
1329                  * set only if B_INVAL is already set.  B_NOCACHE governs
1330                  * backing store destruction.
1331                  *
1332                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED in buf_deallocate if the
1333                  * buffer cannot be immediately freed.
1334                  */
1335                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1336                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1337                         buf_deallocate(bp);
1338                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1339                         spin_lock(&bufcspin);
1340                         --dirtybufcount;
1341                         dirtykvaspace -= bp->b_kvasize;
1342                         dirtybufspace -= bp->b_bufsize;
1343                         if (bp->b_flags & B_HEAVY) {
1344                                 --dirtybufcounthw;
1345                                 dirtybufspacehw -= bp->b_bufsize;
1346                         }
1347                         spin_unlock(&bufcspin);
1348
1349                         bd_signal(bp->b_bufsize);
1350                 }
1351                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1352         }
1353
1354         /*
1355          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI or B_LOCKED is set,
1356          * or if b_refs is non-zero.
1357          *
1358          * If vfs_vmio_release() is called with either bit set, the
1359          * underlying pages may wind up getting freed causing a previous
1360          * write (bdwrite()) to get 'lost' because pages associated with
1361          * a B_DELWRI bp are marked clean.  Pages associated with a
1362          * B_LOCKED buffer may be mapped by the filesystem.
1363          *
1364          * If we want to release the buffer ourselves (rather then the
1365          * originator asking us to release it), give the originator a
1366          * chance to countermand the release by setting B_LOCKED.
1367          * 
1368          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1369          * if B_DELWRI is set.
1370          *
1371          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1372          * on pages to return pages to the VM page queues.
1373          */
1374         if ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED)) || bp->b_refs) {
1375                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1376         } else if (vm_page_count_min(0)) {
1377                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
1378                         buf_deallocate(bp);             /* can set B_LOCKED */
1379                 if (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_LOCKED))
1380                         bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1381                 else
1382                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1383         }
1384
1385         /*
1386          * Make sure b_cmd is clear.  It may have already been cleared by
1387          * biodone().
1388          *
1389          * At this point destroying the buffer is governed by the B_INVAL 
1390          * or B_RELBUF flags.
1391          */
1392         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
1393         dsched_exit_buf(bp);
1394
1395         /*
1396          * VMIO buffer rundown.  Make sure the VM page array is restored
1397          * after an I/O may have replaces some of the pages with bogus pages
1398          * in order to not destroy dirty pages in a fill-in read.
1399          *
1400          * Note that due to the code above, if a buffer is marked B_DELWRI
1401          * then the B_RELBUF and B_NOCACHE bits will always be clear.
1402          * B_INVAL may still be set, however.
1403          *
1404          * For clean buffers, B_INVAL or B_RELBUF will destroy the buffer
1405          * but not the backing store.   B_NOCACHE will destroy the backing
1406          * store.
1407          *
1408          * Note that dirty NFS buffers contain byte-granular write ranges
1409          * and should not be destroyed w/ B_INVAL even if the backing store
1410          * is left intact.
1411          */
1412         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1413                 /*
1414                  * Rundown for VMIO buffers which are not dirty NFS buffers.
1415                  */
1416                 int i, j, resid;
1417                 vm_page_t m;
1418                 off_t foff;
1419                 vm_pindex_t poff;
1420                 vm_object_t obj;
1421                 struct vnode *vp;
1422
1423                 vp = bp->b_vp;
1424
1425                 /*
1426                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1427                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1428                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1429                  * But our b_xio.xio_pages array *IS* page aligned.
1430                  *
1431                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1432                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1433                  * m->dirty, etc...). 
1434                  *
1435                  * See man buf(9) for more information
1436                  */
1437
1438                 resid = bp->b_bufsize;
1439                 foff = bp->b_loffset;
1440
1441                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1442                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1443                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1444                         /*
1445                          * If we hit a bogus page, fixup *all* of them
1446                          * now.  Note that we left these pages wired
1447                          * when we removed them so they had better exist,
1448                          * and they cannot be ripped out from under us so
1449                          * no critical section protection is necessary.
1450                          */
1451                         if (m == bogus_page) {
1452                                 obj = vp->v_object;
1453                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset);
1454
1455                                 vm_object_hold(obj);
1456                                 for (j = i; j < bp->b_xio.xio_npages; j++) {
1457                                         vm_page_t mtmp;
1458
1459                                         mtmp = bp->b_xio.xio_pages[j];
1460                                         if (mtmp == bogus_page) {
1461                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1462                                                 if (!mtmp) {
1463                                                         panic("brelse: page missing");
1464                                                 }
1465                                                 bp->b_xio.xio_pages[j] = mtmp;
1466                                         }
1467                                 }
1468                                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
1469                                 vm_object_drop(obj);
1470
1471                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1472                                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1473                                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
1474                                 }
1475                                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1476                         }
1477
1478                         /*
1479                          * Invalidate the backing store if B_NOCACHE is set
1480                          * (e.g. used with vinvalbuf()).  If this is NFS
1481                          * we impose a requirement that the block size be
1482                          * a multiple of PAGE_SIZE and create a temporary
1483                          * hack to basically invalidate the whole page.  The
1484                          * problem is that NFS uses really odd buffer sizes
1485                          * especially when tracking piecemeal writes and
1486                          * it also vinvalbuf()'s a lot, which would result
1487                          * in only partial page validation and invalidation
1488                          * here.  If the file page is mmap()'d, however,
1489                          * all the valid bits get set so after we invalidate
1490                          * here we would end up with weird m->valid values
1491                          * like 0xfc.  nfs_getpages() can't handle this so
1492                          * we clear all the valid bits for the NFS case
1493                          * instead of just some of them.
1494                          *
1495                          * The real bug is the VM system having to set m->valid
1496                          * to VM_PAGE_BITS_ALL for faulted-in pages, which
1497                          * itself is an artifact of the whole 512-byte
1498                          * granular mess that exists to support odd block 
1499                          * sizes and UFS meta-data block sizes (e.g. 6144).
1500                          * A complete rewrite is required.
1501                          *
1502                          * XXX
1503                          */
1504                         if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_ERROR)) {
1505                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1506                                 int presid;
1507
1508                                 presid = PAGE_SIZE - poffset;
1509                                 if (bp->b_vp->v_tag == VT_NFS &&
1510                                     bp->b_vp->v_type == VREG) {
1511                                         ; /* entire page */
1512                                 } else if (presid > resid) {
1513                                         presid = resid;
1514                                 }
1515                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1516                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1517
1518                                 /*
1519                                  * Also make sure any swap cache is removed
1520                                  * as it is now stale (HAMMER in particular
1521                                  * uses B_NOCACHE to deal with buffer
1522                                  * aliasing).
1523                                  */
1524                                 swap_pager_unswapped(m);
1525                         }
1526                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1527                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1528                 }
1529                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1530                         vfs_vmio_release(bp);
1531         } else {
1532                 /*
1533                  * Rundown for non-VMIO buffers.
1534                  */
1535                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1536                         if (bp->b_bufsize)
1537                                 allocbuf(bp, 0);
1538                         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1539                         if (bp->b_vp)
1540                                 brelvp(bp);
1541                 }
1542         }
1543                         
1544         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1545                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1546         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1547                 /* Temporary panic to verify exclusive locking */
1548                 /* This panic goes away when we allow shared refs */
1549                 panic("brelse: multiple refs");
1550                 /* NOT REACHED */
1551                 return;
1552         }
1553
1554         /*
1555          * Figure out the correct queue to place the cleaned up buffer on.
1556          * Buffers placed in the EMPTY or EMPTYKVA had better already be
1557          * disassociated from their vnode.
1558          */
1559         spin_lock(&bufqspin);
1560         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1561                 /*
1562                  * Buffers that are locked are placed in the locked queue
1563                  * immediately, regardless of their state.
1564                  */
1565                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1566                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1567         } else if (bp->b_bufsize == 0) {
1568                 /*
1569                  * Buffers with no memory.  Due to conditionals near the top
1570                  * of brelse() such buffers should probably already be
1571                  * marked B_INVAL and disassociated from their vnode.
1572                  */
1573                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1574                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp1 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1575                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1576                 if (bp->b_kvasize) {
1577                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1578                 } else {
1579                         bp->b_qindex = BQUEUE_EMPTY;
1580                 }
1581                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1582         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) {
1583                 /*
1584                  * Buffers with junk contents.   Again these buffers had better
1585                  * already be disassociated from their vnode.
1586                  */
1587                 KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp2 %p flags %08x/%08x vnode %p unexpectededly still associated!", bp, saved_flags, bp->b_flags, bp->b_vp));
1588                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
1589                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1590                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1591                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1592         } else {
1593                 /*
1594                  * Remaining buffers.  These buffers are still associated with
1595                  * their vnode.
1596                  */
1597                 switch(bp->b_flags & (B_DELWRI|B_HEAVY)) {
1598                 case B_DELWRI:
1599                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY;
1600                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY], bp, b_freelist);
1601                     break;
1602                 case B_DELWRI | B_HEAVY:
1603                     bp->b_qindex = BQUEUE_DIRTY_HW;
1604                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_DIRTY_HW], bp,
1605                                       b_freelist);
1606                     break;
1607                 default:
1608                     /*
1609                      * NOTE: Buffers are always placed at the end of the
1610                      * queue.  If B_AGE is not set the buffer will cycle
1611                      * through the queue twice.
1612                      */
1613                     bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1614                     TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1615                     break;
1616                 }
1617         }
1618         spin_unlock(&bufqspin);
1619
1620         /*
1621          * If B_INVAL, clear B_DELWRI.  We've already placed the buffer
1622          * on the correct queue.
1623          */
1624         if ((bp->b_flags & (B_INVAL|B_DELWRI)) == (B_INVAL|B_DELWRI))
1625                 bundirty(bp);
1626
1627         /*
1628          * The bp is on an appropriate queue unless locked.  If it is not
1629          * locked or dirty we can wakeup threads waiting for buffer space.
1630          *
1631          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1632          * if B_INVAL is set ).
1633          */
1634         if ((bp->b_flags & (B_LOCKED|B_DELWRI)) == 0)
1635                 bufcountwakeup();
1636
1637         /*
1638          * Something we can maybe free or reuse
1639          */
1640         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1641                 bufspacewakeup();
1642
1643         /*
1644          * Clean up temporary flags and unlock the buffer.
1645          */
1646         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1647         BUF_UNLOCK(bp);
1648 }
1649
1650 /*
1651  * bqrelse:
1652  *
1653  *      Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1654  *      it.  The buffer is expected to be used again soon.
1655  *
1656  *      bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1657  *      biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1658  *      known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1659  *      again soon.
1660  *
1661  *      XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1662  *
1663  * MPSAFE
1664  */
1665 void
1666 bqrelse(struct buf *bp)
1667 {
1668         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)), ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1669
1670         if (bp->b_qindex != BQUEUE_NONE)
1671                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1672         if (BUF_REFCNTNB(bp) > 1) {
1673                 /* do not release to free list */
1674                 panic("bqrelse: multiple refs");
1675                 return;
1676         }
1677
1678         buf_act_advance(bp);
1679
1680         spin_lock(&bufqspin);
1681         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
1682                 /*
1683                  * Locked buffers are released to the locked queue.  However,
1684                  * if the buffer is dirty it will first go into the dirty
1685                  * queue and later on after the I/O completes successfully it
1686                  * will be released to the locked queue.
1687                  */
1688                 bp->b_qindex = BQUEUE_LOCKED;
1689                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_LOCKED], bp, b_freelist);
1690         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1691                 bp->b_qindex = (bp->b_flags & B_HEAVY) ?
1692                                BQUEUE_DIRTY_HW : BQUEUE_DIRTY;
1693                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1694         } else if (vm_page_count_min(0)) {
1695                 /*
1696                  * We are too low on memory, we have to try to free the
1697                  * buffer (most importantly: the wired pages making up its
1698                  * backing store) *now*.
1699                  */
1700                 spin_unlock(&bufqspin);
1701                 brelse(bp);
1702                 return;
1703         } else {
1704                 bp->b_qindex = BQUEUE_CLEAN;
1705                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1706         }
1707         spin_unlock(&bufqspin);
1708
1709         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 &&
1710             ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
1711                 bufcountwakeup();
1712         }
1713
1714         /*
1715          * Something we can maybe free or reuse.
1716          */
1717         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1718                 bufspacewakeup();
1719
1720         /*
1721          * Final cleanup and unlock.  Clear bits that are only used while a
1722          * buffer is actively locked.
1723          */
1724         bp->b_flags &= ~(B_ORDERED | B_NOCACHE | B_RELBUF);
1725         dsched_exit_buf(bp);
1726         BUF_UNLOCK(bp);
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Hold a buffer, preventing it from being reused.  This will prevent
1731  * normal B_RELBUF operations on the buffer but will not prevent B_INVAL
1732  * operations.  If a B_INVAL operation occurs the buffer will remain held
1733  * but the underlying pages may get ripped out.
1734  *
1735  * These functions are typically used in VOP_READ/VOP_WRITE functions
1736  * to hold a buffer during a copyin or copyout, preventing deadlocks
1737  * or recursive lock panics when read()/write() is used over mmap()'d
1738  * space.
1739  *
1740  * NOTE: bqhold() requires that the buffer be locked at the time of the
1741  *       hold.  bqdrop() has no requirements other than the buffer having
1742  *       previously been held.
1743  */
1744 void
1745 bqhold(struct buf *bp)
1746 {
1747         atomic_add_int(&bp->b_refs, 1);
1748 }
1749
1750 void
1751 bqdrop(struct buf *bp)
1752 {
1753         KKASSERT(bp->b_refs > 0);
1754         atomic_add_int(&bp->b_refs, -1);
1755 }
1756
1757 /*
1758  * Return backing pages held by the buffer 'bp' back to the VM system.
1759  * This routine is called when the bp is invalidated, released, or
1760  * reused.
1761  *
1762  * The KVA mapping (b_data) for the underlying pages is removed by
1763  * this function.
1764  *
1765  * WARNING! This routine is integral to the low memory critical path
1766  *          when a buffer is B_RELBUF'd.  If the system has a severe page
1767  *          deficit we need to get the page(s) onto the PQ_FREE or PQ_CACHE
1768  *          queues so they can be reused in the current pageout daemon
1769  *          pass.
1770  */
1771 static void
1772 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1773 {
1774         int i;
1775         vm_page_t m;
1776
1777         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
1778                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
1779                 bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
1780
1781                 /*
1782                  * We need to own the page in order to safely unwire it.
1783                  */
1784                 vm_page_busy_wait(m, FALSE, "vmiopg");
1785
1786                 /*
1787                  * The VFS is telling us this is not a meta-data buffer
1788                  * even if it is backed by a block device.
1789                  */
1790                 if (bp->b_flags & B_NOTMETA)
1791                         vm_page_flag_set(m, PG_NOTMETA);
1792
1793                 /*
1794                  * This is a very important bit of code.  We try to track
1795                  * VM page use whether the pages are wired into the buffer
1796                  * cache or not.  While wired into the buffer cache the
1797                  * bp tracks the act_count.
1798                  *
1799                  * We can choose to place unwired pages on the inactive
1800                  * queue (0) or active queue (1).  If we place too many
1801                  * on the active queue the queue will cycle the act_count
1802                  * on pages we'd like to keep, just from single-use pages
1803                  * (such as when doing a tar-up or file scan).
1804                  */
1805                 if (bp->b_act_count < vm_cycle_point)
1806                         vm_page_unwire(m, 0);
1807                 else
1808                         vm_page_unwire(m, 1);
1809
1810                 /*
1811                  * If the wire_count has dropped to 0 we may need to take
1812                  * further action before unbusying the page.
1813                  *
1814                  * WARNING: vm_page_try_*() also checks PG_NEED_COMMIT for us.
1815                  */
1816                 if (m->wire_count == 0) {
1817                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1818
1819                         if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1820                                 /*
1821                                  * Attempt to free the page if B_DIRECT is
1822                                  * set, the caller does not desire the page
1823                                  * to be cached.
1824                                  */
1825                                 vm_page_wakeup(m);
1826                                 vm_page_try_to_free(m);
1827                         } else if ((bp->b_flags & B_NOTMETA) ||
1828                                    vm_page_count_min(0)) {
1829                                 /*
1830                                  * Attempt to move the page to PQ_CACHE
1831                                  * if B_NOTMETA is set.  This flag is set
1832                                  * by HAMMER to remove one of the two pages
1833                                  * present when double buffering is enabled.
1834                                  *
1835                                  * Attempt to move the page to PQ_CACHE
1836                                  * If we have a severe page deficit.  This
1837                                  * will cause buffer cache operations related
1838                                  * to pageouts to recycle the related pages
1839                                  * in order to avoid a low memory deadlock.
1840                                  */
1841                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1842                                 vm_page_wakeup(m);
1843                                 vm_page_try_to_cache(m);
1844                         } else {
1845                                 /*
1846                                  * Nominal case, leave the page on the
1847                                  * queue the original unwiring placed it on
1848                                  * (active or inactive).
1849                                  */
1850                                 m->act_count = bp->b_act_count;
1851                                 vm_page_wakeup(m);
1852                         }
1853                 } else {
1854                         vm_page_wakeup(m);
1855                 }
1856         }
1857
1858         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data),
1859                      bp->b_xio.xio_npages);
1860         if (bp->b_bufsize) {
1861                 bufspacewakeup();
1862                 bp->b_bufsize = 0;
1863         }
1864         bp->b_xio.xio_npages = 0;
1865         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1866         KKASSERT (LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
1867         if (bp->b_vp)
1868                 brelvp(bp);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * getnewbuf:
1873  *
1874  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1875  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1876  *
1877  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1878  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1879  *
1880  *      We block if:
1881  *              We have insufficient buffer headers
1882  *              We have insufficient buffer space
1883  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1884  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1885  *
1886  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1887  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1888  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1889  *
1890  * MPALMOSTSAFE
1891  */
1892 struct buf *
1893 getnewbuf(int blkflags, int slptimeo, int size, int maxsize)
1894 {
1895         struct buf *bp;
1896         struct buf *nbp;
1897         int defrag = 0;
1898         int nqindex;
1899         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
1900         static int flushingbufs;
1901
1902         /*
1903          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1904          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1905          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1906          * async I/O rather then sync I/O.
1907          */
1908         
1909         ++getnewbufcalls;
1910         --getnewbufrestarts;
1911 restart:
1912         ++getnewbufrestarts;
1913
1914         /*
1915          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1916          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1917          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1918          * dip into our reserves.
1919          *
1920          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1921          *
1922          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1923          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1924          * where we cannot backup.
1925          */
1926         nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1927         spin_lock(&bufqspin);
1928         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA]);
1929
1930         if (nbp == NULL) {
1931                 /*
1932                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1933                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1934                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1935                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1936                  */
1937                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1938                         nqindex = BQUEUE_CLEAN;
1939                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
1940                 }
1941
1942                 /*
1943                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1944                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1945                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1946                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1947                  */
1948                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1949                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1950                         nqindex = BQUEUE_EMPTY;
1951                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTY]);
1952                 }
1953         }
1954
1955         /*
1956          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1957          * depending.
1958          *
1959          * WARNING!  bufqspin is held!
1960          */
1961         while ((bp = nbp) != NULL) {
1962                 int qindex = nqindex;
1963
1964                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1965
1966                 /*
1967                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
1968                  * cycles through the queue twice before being selected.
1969                  */
1970                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN && 
1971                     (bp->b_flags & B_AGE) == 0 && nbp) {
1972                         bp->b_flags |= B_AGE;
1973                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
1974                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[qindex], bp, b_freelist);
1975                         continue;
1976                 }
1977
1978                 /*
1979                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1980                  * or do other fancy things ).
1981                  */
1982                 if (nbp == NULL) {
1983                         switch(qindex) {
1984                         case BQUEUE_EMPTY:
1985                                 nqindex = BQUEUE_EMPTYKVA;
1986                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_EMPTYKVA])))
1987                                         break;
1988                                 /* fall through */
1989                         case BQUEUE_EMPTYKVA:
1990                                 nqindex = BQUEUE_CLEAN;
1991                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN])))
1992                                         break;
1993                                 /* fall through */
1994                         case BQUEUE_CLEAN:
1995                                 /*
1996                                  * nbp is NULL. 
1997                                  */
1998                                 break;
1999                         }
2000                 }
2001
2002                 /*
2003                  * Sanity Checks
2004                  */
2005                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2006                         ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2007
2008                 /*
2009                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2010                  * buffers.
2011                  */
2012                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2013                         ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2014
2015                 /*
2016                  * Do not try to reuse a buffer with a non-zero b_refs.
2017                  * This is an unsynchronized test.  A synchronized test
2018                  * is also performed after we lock the buffer.
2019                  */
2020                 if (bp->b_refs)
2021                         continue;
2022
2023                 /*
2024                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2025                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2026                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2027                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2028                  */
2029                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2030                         kprintf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2031                         continue;
2032                 }
2033
2034                 /*
2035                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2036                  * remains valid only for BQUEUE_EMPTY[KVA] bp's.  Buffers
2037                  * on the clean list must be disassociated from their 
2038                  * current vnode.  Buffers on the empty[kva] lists have
2039                  * already been disassociated.
2040                  *
2041                  * b_refs is checked after locking along with queue changes.
2042                  * We must check here to deal with zero->nonzero transitions
2043                  * made by the owner of the buffer lock, which is used by
2044                  * VFS's to hold the buffer while issuing an unlocked
2045                  * uiomove()s.  We cannot invalidate the buffer's pages
2046                  * for this case.  Once we successfully lock a buffer the
2047                  * only 0->1 transitions of b_refs will occur via findblk().
2048                  *
2049                  * We must also check for queue changes after successful
2050                  * locking as the current lock holder may dispose of the
2051                  * buffer and change its queue.
2052                  */
2053                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2054                         spin_unlock(&bufqspin);
2055                         tsleep(&bd_request, 0, "gnbxxx", (hz + 99) / 100);
2056                         goto restart;
2057                 }
2058                 if (bp->b_qindex != qindex || bp->b_refs) {
2059                         spin_unlock(&bufqspin);
2060                         BUF_UNLOCK(bp);
2061                         goto restart;
2062                 }
2063                 bremfree_locked(bp);
2064                 spin_unlock(&bufqspin);
2065
2066                 /*
2067                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2068                  * vnode.
2069                  *
2070                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2071                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2072                  * responsible for releasing the buffer.
2073                  *
2074                  * NOTE: bufqspin is UNLOCKED now.
2075                  */
2076                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2077                         buf_deallocate(bp);
2078                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2079                                 bqrelse(bp);
2080                                 goto restart;
2081                         }
2082                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2083                 }
2084
2085                 if (qindex == BQUEUE_CLEAN) {
2086                         if (bp->b_flags & B_VMIO)
2087                                 vfs_vmio_release(bp);
2088                         if (bp->b_vp)
2089                                 brelvp(bp);
2090                 }
2091
2092                 /*
2093                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2094                  * the scan from this point on.
2095                  *
2096                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
2097                  * valid after this operation.
2098                  */
2099                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
2100                         ("bp3 %p flags %08x vnode %p qindex %d "
2101                          "unexpectededly still associated!",
2102                          bp, bp->b_flags, bp->b_vp, qindex));
2103                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2104
2105                 /*
2106                  * critical section protection is not required when
2107                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2108                  * wired.
2109                  */
2110                 if (bp->b_bufsize)
2111                         allocbuf(bp, 0);
2112
2113                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2114                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2115                 bp->b_vp = NULL;
2116                 bp->b_error = 0;
2117                 bp->b_resid = 0;
2118                 bp->b_bcount = 0;
2119                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2120                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2121                 bp->b_act_count = ACT_INIT;
2122                 reinitbufbio(bp);
2123                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2124                 buf_dep_init(bp);
2125                 if (blkflags & GETBLK_BHEAVY)
2126                         bp->b_flags |= B_HEAVY;
2127
2128                 /*
2129                  * If we are defragging then free the buffer.
2130                  */
2131                 if (defrag) {
2132                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2133                         bfreekva(bp);
2134                         brelse(bp);
2135                         defrag = 0;
2136                         goto restart;
2137                 }
2138
2139                 /*
2140                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2141                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2142                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2143                  */
2144                 if (bufspace >= hibufspace)
2145                         flushingbufs = 1;
2146                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2147                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2148                         bfreekva(bp);
2149                         brelse(bp);
2150                         goto restart;
2151                 }
2152                 if (bufspace < lobufspace)
2153                         flushingbufs = 0;
2154
2155                 /*
2156                  * b_refs can transition to a non-zero value while we hold
2157                  * the buffer locked due to a findblk().  Our brelvp() above
2158                  * interlocked any future possible transitions due to
2159                  * findblk()s.
2160                  *
2161                  * If we find b_refs to be non-zero we can destroy the
2162                  * buffer's contents but we cannot yet reuse the buffer.
2163                  */
2164                 if (bp->b_refs) {
2165                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2166                         bfreekva(bp);
2167                         brelse(bp);
2168                         goto restart;
2169                 }
2170                 break;
2171                 /* NOT REACHED, bufqspin not held */
2172         }
2173
2174         /*
2175          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2176          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2177          *
2178          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2179          *
2180          * NOTE: bufqspin is held if bp is NULL, else it is not held.
2181          */
2182         if (bp == NULL) {
2183                 int flags;
2184                 char *waitmsg;
2185
2186                 spin_unlock(&bufqspin);
2187                 if (defrag) {
2188                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2189                         waitmsg = "nbufkv";
2190                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2191                         waitmsg = "nbufbs";
2192                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2193                 } else {
2194                         waitmsg = "newbuf";
2195                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2196                 }
2197
2198                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2199                 spin_lock(&bufcspin);
2200                 needsbuffer |= flags;
2201                 while (needsbuffer & flags) {
2202                         if (ssleep(&needsbuffer, &bufcspin,
2203                                    slpflags, waitmsg, slptimeo)) {
2204                                 spin_unlock(&bufcspin);
2205                                 return (NULL);
2206                         }
2207                 }
2208                 spin_unlock(&bufcspin);
2209         } else {
2210                 /*
2211                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2212                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2213                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2214                  * BKVASIZE chunks.
2215                  *
2216                  * (bufqspin is not held)
2217                  */
2218                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2219
2220                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2221                         vm_offset_t addr = 0;
2222                         int count;
2223
2224                         bfreekva(bp);
2225
2226                         count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
2227                         vm_map_lock(&buffer_map);
2228
2229                         if (vm_map_findspace(&buffer_map,
2230                                     vm_map_min(&buffer_map), maxsize,
2231                                     maxsize, 0, &addr)) {
2232                                 /*
2233                                  * Uh oh.  Buffer map is too fragmented.  We
2234                                  * must defragment the map.
2235                                  */
2236                                 vm_map_unlock(&buffer_map);
2237                                 vm_map_entry_release(count);
2238                                 ++bufdefragcnt;
2239                                 defrag = 1;
2240                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2241                                 brelse(bp);
2242                                 goto restart;
2243                         }
2244                         if (addr) {
2245                                 vm_map_insert(&buffer_map, &count,
2246                                         NULL, 0,
2247                                         addr, addr + maxsize,
2248                                         VM_MAPTYPE_NORMAL,
2249                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2250                                         MAP_NOFAULT);
2251
2252                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2253                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2254                                 bufspace += bp->b_kvasize;
2255                                 ++bufreusecnt;
2256                         }
2257                         vm_map_unlock(&buffer_map);
2258                         vm_map_entry_release(count);
2259                 }
2260                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2261         }
2262         return(bp);
2263 }
2264
2265 #if 0
2266 /*
2267  * This routine is called in an emergency to recover VM pages from the
2268  * buffer cache by cashing in clean buffers.  The idea is to recover
2269  * enough pages to be able to satisfy a stuck bio_page_alloc().
2270  *
2271  * XXX Currently not implemented.  This function can wind up deadlocking
2272  * against another thread holding one or more of the backing pages busy.
2273  */
2274 static int
2275 recoverbufpages(void)
2276 {
2277         struct buf *bp;
2278         int bytes = 0;
2279
2280         ++recoverbufcalls;
2281
2282         spin_lock(&bufqspin);
2283         while (bytes < MAXBSIZE) {
2284                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN]);
2285                 if (bp == NULL)
2286                         break;
2287
2288                 /*
2289                  * BQUEUE_CLEAN - B_AGE special case.  If not set the bp
2290                  * cycles through the queue twice before being selected.
2291                  */
2292                 if ((bp->b_flags & B_AGE) == 0 && TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) {
2293                         bp->b_flags |= B_AGE;
2294                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
2295                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[BQUEUE_CLEAN],
2296                                           bp, b_freelist);
2297                         continue;
2298                 }
2299
2300                 /*
2301                  * Sanity Checks
2302                  */
2303                 KKASSERT(bp->b_qindex == BQUEUE_CLEAN);
2304                 KKASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0);
2305
2306                 /*
2307                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.
2308                  *
2309                  * Buffers on the clean list must be disassociated from
2310                  * their current vnode
2311                  */
2312
2313                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT) != 0) {
2314                         kprintf("recoverbufpages: warning, locked buf %p, "
2315                                 "race corrected\n",
2316                                 bp);
2317                         ssleep(&bd_request, &bufqspin, 0, "gnbxxx", hz / 100);
2318                         continue;
2319                 }
2320                 if (bp->b_qindex != BQUEUE_CLEAN) {
2321                         kprintf("recoverbufpages: warning, BUF_LOCK blocked "
2322                                 "unexpectedly on buf %p index %d, race "
2323                                 "corrected\n",
2324                                 bp, bp->b_qindex);
2325                         BUF_UNLOCK(bp);
2326                         continue;
2327                 }
2328                 bremfree_locked(bp);
2329                 spin_unlock(&bufqspin);
2330
2331                 /*
2332                  * Dependancies must be handled before we disassociate the
2333                  * vnode.
2334                  *
2335                  * NOTE: HAMMER will set B_LOCKED if the buffer cannot
2336                  * be immediately disassociated.  HAMMER then becomes
2337                  * responsible for releasing the buffer.
2338                  */
2339                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL) {
2340                         buf_deallocate(bp);
2341                         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
2342                                 bqrelse(bp);
2343                                 spin_lock(&bufqspin);
2344                                 continue;
2345                         }
2346                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2347                 }
2348
2349                 bytes += bp->b_bufsize;
2350
2351                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2352                         bp->b_flags |= B_DIRECT;    /* try to free pages */
2353                         vfs_vmio_release(bp);
2354                 }
2355                 if (bp->b_vp)
2356                         brelvp(bp);
2357
2358                 KKASSERT(bp->b_vp == NULL);
2359                 KKASSERT((bp->b_flags & B_HASHED) == 0);
2360
2361                 /*
2362                  * critical section protection is not required when
2363                  * scrapping a buffer's contents because it is already 
2364                  * wired.
2365                  */
2366                 if (bp->b_bufsize)
2367                         allocbuf(bp, 0);
2368
2369                 bp->b_flags = B_BNOCLIP;
2370                 bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
2371                 bp->b_vp = NULL;
2372                 bp->b_error = 0;
2373                 bp->b_resid = 0;
2374                 bp->b_bcount = 0;
2375                 bp->b_xio.xio_npages = 0;
2376                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2377                 reinitbufbio(bp);
2378                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
2379                 buf_dep_init(bp);
2380                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2381                 /* bfreekva(bp); */
2382                 brelse(bp);
2383                 spin_lock(&bufqspin);
2384         }
2385         spin_unlock(&bufqspin);
2386         return(bytes);
2387 }
2388 #endif
2389
2390 /*
2391  * buf_daemon:
2392  *
2393  *      Buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2394  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2395  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2396  *
2397  *      Once a flush is initiated it does not stop until the number
2398  *      of buffers falls below lodirtybuffers, but we will wake up anyone
2399  *      waiting at the mid-point.
2400  */
2401 static struct kproc_desc buf_kp = {
2402         "bufdaemon",
2403         buf_daemon,
2404         &bufdaemon_td
2405 };
2406 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2407         kproc_start, &buf_kp)
2408
2409 static struct kproc_desc bufhw_kp = {
2410         "bufdaemon_hw",
2411         buf_daemon_hw,
2412         &bufdaemonhw_td
2413 };
2414 SYSINIT(bufdaemon_hw, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST,
2415         kproc_start, &bufhw_kp)
2416
2417 /*
2418  * MPSAFE thread
2419  */
2420 static void
2421 buf_daemon1(struct thread *td, int queue, int (*buf_limit_fn)(long), 
2422             int *bd_req)
2423 {
2424         long limit;
2425
2426         /*
2427          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2428          */
2429         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, shutdown_kproc,
2430                               td, SHUTDOWN_PRI_LAST);
2431         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
2432
2433         /*
2434          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2435          */
2436         for (;;) {
2437                 kproc_suspend_loop();
2438
2439                 /*
2440                  * Do the flush as long as the number of dirty buffers
2441                  * (including those running) exceeds lodirtybufspace.
2442                  *
2443                  * When flushing limit running I/O to hirunningspace
2444                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2445                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2446                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2447                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2448                  *
2449                  * Our aggregate normal+HW lo water mark is lodirtybufspace,
2450                  * but because we split the operation into two threads we
2451                  * have to cut it in half for each thread.
2452                  */
2453                 waitrunningbufspace();
2454                 limit = lodirtybufspace / 2;
2455                 while (buf_limit_fn(limit)) {
2456                         if (flushbufqueues(queue) == 0)
2457                                 break;
2458                         if (runningbufspace < hirunningspace)
2459                                 continue;
2460                         waitrunningbufspace();
2461                 }
2462
2463                 /*
2464                  * We reached our low water mark, reset the
2465                  * request and sleep until we are needed again.
2466                  * The sleep is just so the suspend code works.
2467                  */
2468                 spin_lock(&bufcspin);
2469                 if (*bd_req == 0)
2470                         ssleep(bd_req, &bufcspin, 0, "psleep", hz);
2471                 *bd_req = 0;
2472                 spin_unlock(&bufcspin);
2473         }
2474 }
2475
2476 static int
2477 buf_daemon_limit(long limit)
2478 {
2479         return (runningbufspace + dirtykvaspace > limit ||
2480                 dirtybufcount - dirtybufcounthw >= nbuf / 2);
2481 }
2482
2483 static int
2484 buf_daemon_hw_limit(long limit)
2485 {
2486         return (runningbufspace + dirtykvaspace > limit ||
2487                 dirtybufcounthw >= nbuf / 2);
2488 }
2489
2490 static void
2491 buf_daemon(void)
2492 {
2493         buf_daemon1(bufdaemon_td, BQUEUE_DIRTY, buf_daemon_limit, 
2494                     &bd_request);
2495 }
2496
2497 static void
2498 buf_daemon_hw(void)
2499 {
2500         buf_daemon1(bufdaemonhw_td, BQUEUE_DIRTY_HW, buf_daemon_hw_limit,
2501                     &bd_request_hw);
2502 }
2503
2504 /*
2505  * flushbufqueues:
2506  *
2507  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2508  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2509  *      particularly sensitive to.
2510  *
2511  *      B_RELBUF may only be set by VFSs.  We do set B_AGE to indicate
2512  *      that we really want to try to get the buffer out and reuse it
2513  *      due to the write load on the machine.
2514  *
2515  *      We must lock the buffer in order to check its validity before we
2516  *      can mess with its contents.  bufqspin isn't enough.
2517  */
2518 static int
2519 flushbufqueues(bufq_type_t q)
2520 {
2521         struct buf *bp;
2522         int r = 0;
2523         int spun;
2524
2525         spin_lock(&bufqspin);
2526         spun = 1;
2527
2528         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2529         while (bp) {
2530                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2531                         kprintf("Unexpected clean buffer %p\n", bp);
2532                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2533                         continue;
2534                 }
2535                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2536                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2537                         continue;
2538                 }
2539                 KKASSERT(bp->b_qindex == q);
2540
2541                 /*
2542                  * Must recheck B_DELWRI after successfully locking
2543                  * the buffer.
2544                  */
2545                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2546                         BUF_UNLOCK(bp);
2547                         bp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
2548                         continue;
2549                 }
2550
2551                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2552                         _bremfree(bp);
2553                         spin_unlock(&bufqspin);
2554                         spun = 0;
2555                         brelse(bp);
2556                         ++r;
2557                         break;
2558                 }
2559
2560                 spin_unlock(&bufqspin);
2561                 lwkt_yield();
2562                 spun = 0;
2563
2564                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL &&
2565                     (bp->b_flags & B_DEFERRED) == 0 &&
2566                     buf_countdeps(bp, 0)) {
2567                         spin_lock(&bufqspin);
2568                         spun = 1;
2569                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2570                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[q], bp, b_freelist);
2571                         bp->b_flags |= B_DEFERRED;
2572                         BUF_UNLOCK(bp);
2573                         bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[q]);
2574                         continue;
2575                 }
2576
2577                 /*
2578                  * If the buffer has a dependancy, buf_checkwrite() must
2579                  * also return 0 for us to be able to initate the write.
2580                  *
2581                  * If the buffer is flagged B_ERROR it may be requeued
2582                  * over and over again, we try to avoid a live lock.
2583                  *
2584                  * NOTE: buf_checkwrite is MPSAFE.
2585                  */
2586                 bremfree(bp);
2587                 if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL && buf_checkwrite(bp)) {
2588                         brelse(bp);
2589                 } else if (bp->b_flags & B_ERROR) {
2590                         tsleep(bp, 0, "bioer", 1);
2591                         bp->b_flags &= ~B_AGE;
2592                         cluster_awrite(bp);
2593                 } else {
2594                         bp->b_flags |= B_AGE;
2595                         cluster_awrite(bp);
2596                 }
2597                 ++r;
2598                 break;
2599         }
2600         if (spun)
2601                 spin_unlock(&bufqspin);
2602         return (r);
2603 }
2604
2605 /*
2606  * inmem:
2607  *
2608  *      Returns true if no I/O is needed to access the associated VM object.
2609  *      This is like findblk except it also hunts around in the VM system for
2610  *      the data.
2611  *
2612  *      Note that we ignore vm_page_free() races from interrupts against our
2613  *      lookup, since if the caller is not protected our return value will not
2614  *      be any more valid then otherwise once we exit the critical section.
2615  */
2616 int
2617 inmem(struct vnode *vp, off_t loffset)
2618 {
2619         vm_object_t obj;
2620         vm_offset_t toff, tinc, size;
2621         vm_page_t m;
2622         int res = 1;
2623
2624         if (findblk(vp, loffset, FINDBLK_TEST))
2625                 return 1;
2626         if (vp->v_mount == NULL)
2627                 return 0;
2628         if ((obj = vp->v_object) == NULL)
2629                 return 0;
2630
2631         size = PAGE_SIZE;
2632         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2633                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2634
2635         vm_object_hold(obj);
2636         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2637                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(loffset + toff));
2638                 if (m == NULL) {
2639                         res = 0;
2640                         break;
2641                 }
2642                 tinc = size;
2643                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK))
2644                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + loffset) & PAGE_MASK);
2645                 if (vm_page_is_valid(m,
2646                     (vm_offset_t) ((toff + loffset) & PAGE_MASK), tinc) == 0) {
2647                         res = 0;
2648                         break;
2649                 }
2650         }
2651         vm_object_drop(obj);
2652         return (res);
2653 }
2654
2655 /*
2656  * findblk:
2657  *
2658  *      Locate and return the specified buffer.  Unless flagged otherwise,
2659  *      a locked buffer will be returned if it exists or NULL if it does not.
2660  *
2661  *      findblk()'d buffers are still on the bufqueues and if you intend
2662  *      to use your (locked NON-TEST) buffer you need to bremfree(bp)
2663  *      and possibly do other stuff to it.
2664  *
2665  *      FINDBLK_TEST    - Do not lock the buffer.  The caller is responsible
2666  *                        for locking the buffer and ensuring that it remains
2667  *                        the desired buffer after locking.
2668  *
2669  *      FINDBLK_NBLOCK  - Lock the buffer non-blocking.  If we are unable
2670  *                        to acquire the lock we return NULL, even if the
2671  *                        buffer exists.
2672  *
2673  *      FINDBLK_REF     - Returns the buffer ref'd, which prevents normal
2674  *                        reuse by getnewbuf() but does not prevent
2675  *                        disassociation (B_INVAL).  Used to avoid deadlocks
2676  *                        against random (vp,loffset)s due to reassignment.
2677  *
2678  *      (0)             - Lock the buffer blocking.
2679  *
2680  * MPSAFE
2681  */
2682 struct buf *
2683 findblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int flags)
2684 {
2685         struct buf *bp;
2686         int lkflags;
2687
2688         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
2689         if (flags & FINDBLK_NBLOCK)
2690                 lkflags |= LK_NOWAIT;
2691
2692         for (;;) {
2693                 /*
2694                  * Lookup.  Ref the buf while holding v_token to prevent
2695                  * reuse (but does not prevent diassociation).
2696                  */
2697                 lwkt_gettoken_shared(&vp->v_token);
2698                 bp = buf_rb_hash_RB_LOOKUP(&vp->v_rbhash_tree, loffset);
2699                 if (bp == NULL) {
2700                         lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2701                         return(NULL);
2702                 }
2703                 bqhold(bp);
2704                 lwkt_reltoken(&vp->v_token);
2705
2706                 /*
2707                  * If testing only break and return bp, do not lock.
2708                  */
2709                 if (flags & FINDBLK_TEST)
2710                         break;
2711
2712                 /*
2713                  * Lock the buffer, return an error if the lock fails.
2714                  * (only FINDBLK_NBLOCK can cause the lock to fail).
2715                  */
2716                 if (BUF_LOCK(bp, lkflags)) {
2717                         atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2718                         /* bp = NULL; not needed */
2719                         return(NULL);
2720                 }
2721
2722                 /*
2723                  * Revalidate the locked buf before allowing it to be
2724                  * returned.
2725                  */
2726                 if (bp->b_vp == vp && bp->b_loffset == loffset)
2727                         break;
2728                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2729                 BUF_UNLOCK(bp);
2730         }
2731
2732         /*
2733          * Success
2734          */
2735         if ((flags & FINDBLK_REF) == 0)
2736                 atomic_subtract_int(&bp->b_refs, 1);
2737         return(bp);
2738 }
2739
2740 /*
2741  * getcacheblk:
2742  *
2743  *      Similar to getblk() except only returns the buffer if it is
2744  *      B_CACHE and requires no other manipulation.  Otherwise NULL
2745  *      is returned.
2746  *
2747  *      If B_RAM is set the buffer might be just fine, but we return
2748  *      NULL anyway because we want the code to fall through to the
2749  *      cluster read.  Otherwise read-ahead breaks.
2750  *
2751  *      If blksize is 0 the buffer cache buffer must already be fully
2752  *      cached.
2753  *
2754  *      If blksize is non-zero getblk() will be used, allowing a buffer
2755  *      to be reinstantiated from its VM backing store.  The buffer must
2756  *      still be fully cached after reinstantiation to be returned.
2757  */
2758 struct buf *
2759 getcacheblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int blksize, int blkflags)
2760 {
2761         struct buf *bp;
2762         int fndflags = (blkflags & GETBLK_NOWAIT) ? FINDBLK_NBLOCK : 0;
2763
2764         if (blksize) {
2765                 bp = getblk(vp, loffset, blksize, blkflags, 0);
2766                 if (bp) {
2767                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2768                             B_CACHE) {
2769                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2770                         } else {
2771                                 brelse(bp);
2772                                 bp = NULL;
2773                         }
2774                 }
2775         } else {
2776                 bp = findblk(vp, loffset, fndflags);
2777                 if (bp) {
2778                         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_CACHE | B_RAM)) ==
2779                             B_CACHE) {
2780                                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2781                                 bremfree(bp);
2782                         } else {
2783                                 BUF_UNLOCK(bp);
2784                                 bp = NULL;
2785                         }
2786                 }
2787         }
2788         return (bp);
2789 }
2790
2791 /*
2792  * getblk:
2793  *
2794  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2795  *      B_INVAL may or may not be set on return.  The caller should clear
2796  *      B_INVAL prior to initiating a READ.
2797  *
2798  *      IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THAT IF YOU CALL GETBLK() AND B_CACHE
2799  *      IS NOT SET, YOU MUST INITIALIZE THE RETURNED BUFFER, ISSUE A READ,
2800  *      OR SET B_INVAL BEFORE RETIRING IT.  If you retire a getblk'd buffer
2801  *      without doing any of those things the system will likely believe
2802  *      the buffer to be valid (especially if it is not B_VMIO), and the
2803  *      next getblk() will return the buffer with B_CACHE set.
2804  *
2805  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2806  *      an existing buffer.
2807  *
2808  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2809  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2810  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2811  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2812  *
2813  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2814  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2815  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2816  *      backing VM.
2817  *
2818  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2819  *      B_CACHE bit is clear.
2820  *      
2821  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2822  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2823  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2824  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2825  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2826  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2827  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2828  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2829  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and B_ERROR
2830  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2831  *
2832  *      getblk flags:
2833  *
2834  *      GETBLK_PCATCH - catch signal if blocked, can cause NULL return
2835  *      GETBLK_BHEAVY - heavy-weight buffer cache buffer
2836  *
2837  * MPALMOSTSAFE
2838  */
2839 struct buf *
2840 getblk(struct vnode *vp, off_t loffset, int size, int blkflags, int slptimeo)
2841 {
2842         struct buf *bp;
2843         int slpflags = (blkflags & GETBLK_PCATCH) ? PCATCH : 0;
2844         int error;
2845         int lkflags;
2846
2847         if (size > MAXBSIZE)
2848                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)", size, MAXBSIZE);
2849         if (vp->v_object == NULL)
2850                 panic("getblk: vnode %p has no object!", vp);
2851
2852 loop:
2853         if ((bp = findblk(vp, loffset, FINDBLK_REF | FINDBLK_TEST)) != NULL) {
2854                 /*
2855                  * The buffer was found in the cache, but we need to lock it.
2856                  * We must acquire a ref on the bp to prevent reuse, but
2857                  * this will not prevent disassociation (brelvp()) so we
2858                  * must recheck (vp,loffset) after acquiring the lock.
2859                  *
2860                  * Without the ref the buffer could potentially be reused
2861                  * before we acquire the lock and create a deadlock
2862                  * situation between the thread trying to reuse the buffer
2863                  * and us due to the fact that we would wind up blocking
2864                  * on a random (vp,loffset).
2865                  */
2866                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT)) {
2867                         if (blkflags & GETBLK_NOWAIT) {
2868                                 bqdrop(bp);
2869                                 return(NULL);
2870                         }
2871                         lkflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL;
2872                         if (blkflags & GETBLK_PCATCH)
2873                                 lkflags |= LK_PCATCH;
2874                         error = BUF_TIMELOCK(bp, lkflags, "getblk", slptimeo);
2875                         if (error) {
2876                                 bqdrop(bp);
2877                                 if (error == ENOLCK)
2878                                         goto loop;
2879                                 return (NULL);
2880                         }
2881                         /* buffer may have changed on us */
2882                 }
2883                 bqdrop(bp);
2884
2885                 /*
2886                  * Once the buffer has been locked, make sure we didn't race
2887                  * a buffer recyclement.  Buffers that are no longer hashed
2888                  * will have b_vp == NULL, so this takes care of that check
2889                  * as well.
2890                  */
2891                 if (bp->b_vp != vp || bp->b_loffset != loffset) {
2892                         kprintf("Warning buffer %p (vp %p loffset %lld) "
2893                                 "was recycled\n",
2894                                 bp, vp, (long long)loffset);
2895                         BUF_UNLOCK(bp);
2896                         goto loop;
2897                 }
2898
2899                 /*
2900                  * If SZMATCH any pre-existing buffer must be of the requested
2901                  * size or NULL is returned.  The caller absolutely does not
2902                  * want getblk() to bwrite() the buffer on a size mismatch.
2903                  */
2904                 if ((blkflags & GETBLK_SZMATCH) && size != bp->b_bcount) {
2905                         BUF_UNLOCK(bp);
2906                         return(NULL);
2907                 }
2908
2909                 /*
2910                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
2911                  */
2912                 KKASSERT(bp->b_flags & B_VMIO);
2913                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
2914                 bp->b_flags &= ~B_AGE;
2915
2916                 /*
2917                  * Make sure that B_INVAL buffers do not have a cached
2918                  * block number translation.
2919                  */
2920                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) && (bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET)) {
2921                         kprintf("Warning invalid buffer %p (vp %p loffset %lld)"
2922                                 " did not have cleared bio_offset cache\n",
2923                                 bp, vp, (long long)loffset);
2924                         clearbiocache(&bp->b_bio2);
2925                 }
2926
2927                 /*
2928                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2929                  * invalid.
2930                  */
2931                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2932                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2933                 bremfree(bp);
2934
2935                 /*
2936                  * Any size inconsistancy with a dirty buffer or a buffer
2937                  * with a softupdates dependancy must be resolved.  Resizing
2938                  * the buffer in such circumstances can lead to problems.
2939                  *
2940                  * Dirty or dependant buffers are written synchronously.
2941                  * Other types of buffers are simply released and
2942                  * reconstituted as they may be backed by valid, dirty VM
2943                  * pages (but not marked B_DELWRI).
2944                  *
2945                  * NFS NOTE: NFS buffers which straddle EOF are oddly-sized
2946                  * and may be left over from a prior truncation (and thus
2947                  * no longer represent the actual EOF point), so we
2948                  * definitely do not want to B_NOCACHE the backing store.
2949                  */
2950                 if (size != bp->b_bcount) {
2951                         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2952                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2953                                 bwrite(bp);
2954                         } else if (LIST_FIRST(&bp->b_dep)) {
2955                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2956                                 bwrite(bp);
2957                         } else {
2958                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2959                                 brelse(bp);
2960                         }
2961                         goto loop;
2962                 }
2963                 KKASSERT(size <= bp->b_kvasize);
2964                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET, 
2965                         ("getblk: no buffer offset"));
2966
2967                 /*
2968                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2969                  * be committed before we can return the buffer in
2970                  * order to prevent the caller from issuing a read
2971                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2972                  * it.
2973                  *
2974                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2975                  * operate properly either because they assume they
2976                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2977                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
2978                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2979                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2980                  * preventing further loops.
2981                  *
2982                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2983                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2984                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2985                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2986                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2987                  * after the write.
2988                  *
2989                  * XXX Should this be B_RELBUF instead of B_NOCACHE?
2990                  *     I'm not even sure this state is still possible
2991                  *     now that getblk() writes out any dirty buffers
2992                  *     on size changes.
2993                  *
2994                  * We might be able to do something fancy, like setting
2995                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2996                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2997                  * confusing.  This is much easier.
2998                  */
2999
3000                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3001                         kprintf("getblk: Warning, bp %p loff=%jx DELWRI set "
3002                                 "and CACHE clear, b_flags %08x\n",
3003                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags);
3004                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3005                         bwrite(bp);
3006                         goto loop;
3007                 }
3008         } else {
3009                 /*
3010                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3011                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3012                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3013                  *
3014                  * Calculating the offset for the I/O requires figuring out
3015                  * the block size.  We use DEV_BSIZE for VBLK or VCHR and
3016                  * the mount's f_iosize otherwise.  If the vnode does not
3017                  * have an associated mount we assume that the passed size is 
3018                  * the block size.  
3019                  *
3020                  * Note that vn_isdisk() cannot be used here since it may
3021                  * return a failure for numerous reasons.   Note that the
3022                  * buffer size may be larger then the block size (the caller
3023                  * will use block numbers with the proper multiple).  Beware
3024                  * of using any v_* fields which are part of unions.  In
3025                  * particular, in DragonFly the mount point overloading 
3026                  * mechanism uses the namecache only and the underlying
3027                  * directory vnode is not a special case.
3028                  */
3029                 int bsize, maxsize;
3030
3031                 if (vp->v_type == VBLK || vp->v_type == VCHR)
3032                         bsize = DEV_BSIZE;
3033                 else if (vp->v_mount)
3034                         bsize = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3035                 else
3036                         bsize = size;
3037
3038                 maxsize = size + (loffset & PAGE_MASK);
3039                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3040
3041                 bp = getnewbuf(blkflags, slptimeo, size, maxsize);
3042                 if (bp == NULL) {
3043                         if (slpflags || slptimeo)
3044                                 return NULL;
3045                         goto loop;
3046                 }
3047
3048                 /*
3049                  * Atomically insert the buffer into the hash, so that it can
3050                  * be found by findblk().
3051                  *
3052                  * If bgetvp() returns non-zero a collision occured, and the
3053                  * bp will not be associated with the vnode.
3054                  *
3055                  * Make sure the translation layer has been cleared.
3056                  */
3057                 bp->b_loffset = loffset;
3058                 bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
3059                 /* bp->b_bio2.bio_next = NULL; */
3060
3061                 if (bgetvp(vp, bp, size)) {
3062                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3063                         brelse(bp);
3064                         goto loop;
3065                 }
3066
3067                 /*
3068                  * All vnode-based buffers must be backed by a VM object.
3069                  */
3070                 KKASSERT(vp->v_object != NULL);
3071                 bp->b_flags |= B_VMIO;
3072                 KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3073
3074                 allocbuf(bp, size);
3075         }
3076         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3077         return (bp);
3078 }
3079
3080 /*
3081  * regetblk(bp)
3082  *
3083  * Reacquire a buffer that was previously released to the locked queue,
3084  * or reacquire a buffer which is interlocked by having bioops->io_deallocate
3085  * set B_LOCKED (which handles the acquisition race).
3086  *
3087  * To this end, either B_LOCKED must be set or the dependancy list must be
3088  * non-empty.
3089  *
3090  * MPSAFE
3091  */
3092 void
3093 regetblk(struct buf *bp)
3094 {
3095         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) || LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL);
3096         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3097         bremfree(bp);
3098 }
3099
3100 /*
3101  * geteblk:
3102  *
3103  *      Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is
3104  *      initially set to B_INVAL.
3105  *
3106  *      critical section protection is not required for the allocbuf()
3107  *      call because races are impossible here.
3108  *
3109  * MPALMOSTSAFE
3110  */
3111 struct buf *
3112 geteblk(int size)
3113 {
3114         struct buf *bp;
3115         int maxsize;
3116
3117         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3118
3119         while ((bp = getnewbuf(0, 0, size, maxsize)) == NULL)
3120                 ;
3121         allocbuf(bp, size);
3122         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3123         KKASSERT(dsched_is_clear_buf_priv(bp));
3124         return (bp);
3125 }
3126
3127
3128 /*
3129  * allocbuf:
3130  *
3131  *      This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3132  *      memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3133  *      VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3134  *      resize a buffer up or down.
3135  *
3136  *      Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3137  *      deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3138  *      There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3139  *      the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of
3140  *      data.
3141  *
3142  *      allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3143  *      B_CACHE for the non-VMIO case.
3144  *
3145  *      This routine does not need to be called from a critical section but you
3146  *      must own the buffer.
3147  *
3148  * MPSAFE
3149  */
3150 int
3151 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3152 {
3153         int newbsize, mbsize;
3154         int i;
3155
3156         if (BUF_REFCNT(bp) == 0)
3157                 panic("allocbuf: buffer not busy");
3158
3159         if (bp->b_kvasize < size)
3160                 panic("allocbuf: buffer too small");
3161
3162         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3163                 caddr_t origbuf;
3164                 int origbufsize;
3165                 /*
3166                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3167                  * mess with B_CACHE.
3168                  */
3169                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3170                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3171                         newbsize = mbsize;
3172                 else
3173                         newbsize = round_page(size);
3174
3175                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3176                         /*
3177                          * Malloced buffers are not shrunk
3178                          */
3179                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3180                                 if (newbsize) {
3181                                         bp->b_bcount = size;
3182                                 } else {
3183                                         kfree(bp->b_data, M_BIOBUF);
3184                                         if (bp->b_bufsize) {
3185                                                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, bp->b_bufsize);
3186                                                 bufspacewakeup();
3187                                                 bp->b_bufsize = 0;
3188                                         }
3189                                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3190                                         bp->b_bcount = 0;
3191                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3192                                 }
3193                                 return 1;
3194                         }               
3195                         vm_hold_free_pages(
3196                             bp,
3197                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
3198                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
3199                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3200                         /*
3201                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3202                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3203                          * grows.
3204                          */
3205                         if ((bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3206                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3207                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3208
3209                                 bp->b_data = kmalloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3210                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3211                                 bp->b_bcount = size;
3212                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3213                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3214                                 return 1;
3215                         }
3216                         origbuf = NULL;
3217                         origbufsize = 0;
3218                         /*
3219                          * If the buffer is growing on its other-than-first
3220                          * allocation, then we revert to the page-allocation
3221                          * scheme.
3222                          */
3223                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3224                                 origbuf = bp->b_data;
3225                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3226                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3227                                 if (bp->b_bufsize) {
3228                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3229                                                              bp->b_bufsize);
3230                                         bufspacewakeup();
3231                                         bp->b_bufsize = 0;
3232                                 }
3233                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3234                                 newbsize = round_page(newbsize);
3235                         }
3236                         vm_hold_load_pages(
3237                             bp,
3238                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3239                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3240                         if (origbuf) {
3241                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3242                                 kfree(origbuf, M_BIOBUF);
3243                         }
3244                 }
3245         } else {
3246                 vm_page_t m;
3247                 int desiredpages;
3248
3249                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3250                 desiredpages = ((int)(bp->b_loffset & PAGE_MASK) +
3251                                 newbsize + PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
3252                 KKASSERT(desiredpages <= XIO_INTERNAL_PAGES);
3253
3254                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3255                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3256                 /*
3257                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3258                  * 0-length.
3259                  */
3260                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3261                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3262
3263                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3264                         /*
3265                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3266                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3267                          * if we have to remove any pages.
3268                          */
3269                         if (desiredpages < bp->b_xio.xio_npages) {
3270                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3271                                         /*
3272                                          * the page is not freed here -- it
3273                                          * is the responsibility of 
3274                                          * vnode_pager_setsize
3275                                          */
3276                                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3277                                         KASSERT(m != bogus_page,
3278                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3279                                         vm_page_busy_wait(m, TRUE, "biodep");
3280                                         bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
3281                                         vm_page_unwire(m, 0);
3282                                         vm_page_wakeup(m);
3283                                 }
3284                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3285                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_xio.xio_npages - desiredpages));
3286                                 bp->b_xio.xio_npages = desiredpages;
3287                         }
3288                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3289                         /*
3290                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3291                          * byte-granular fashion.
3292                          */
3293                         struct vnode *vp;
3294                         vm_object_t obj;
3295                         vm_offset_t toff;
3296                         vm_offset_t tinc;
3297
3298                         /*
3299                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3300                          * allocating them if necessary.  We must clear
3301                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3302                          * range covered by the buffer.
3303                          *
3304                          * critical section protection is required to protect
3305                          * against interrupts unbusying and freeing pages
3306                          * between our vm_page_lookup() and our
3307                          * busycheck/wiring call.
3308                          */
3309                         vp = bp->b_vp;
3310                         obj = vp->v_object;
3311
3312                         vm_object_hold(obj);
3313                         while (bp->b_xio.xio_npages < desiredpages) {
3314                                 vm_page_t m;
3315                                 vm_pindex_t pi;
3316                                 int error;
3317
3318                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) +
3319                                      bp->b_xio.xio_npages;
3320
3321                                 /*
3322                                  * Blocking on m->busy might lead to a
3323                                  * deadlock:
3324                                  *
3325                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3326                                  */
3327                                 m = vm_page_lookup_busy_try(obj, pi, FALSE,
3328                                                             &error);
3329                                 if (error) {
3330                                         vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pgtblk");
3331                                         continue;
3332                                 }
3333                                 if (m == NULL) {
3334                                         /*
3335                                          * note: must allocate system pages
3336                                          * since blocking here could intefere
3337                                          * with paging I/O, no matter which
3338                                          * process we are.
3339                                          */
3340                                         m = bio_page_alloc(obj, pi, desiredpages - bp->b_xio.xio_npages);
3341                                         if (m) {
3342                                                 vm_page_wire(m);
3343                                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3344                                                 vm_page_wakeup(m);
3345                                                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3346                                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3347                                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3348                                         }
3349                                         continue;
3350                                 }
3351
3352                                 /*
3353                                  * We found a page and were able to busy it.
3354                                  */
3355                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3356                                 vm_page_wire(m);
3357                                 vm_page_wakeup(m);
3358                                 bp->b_xio.xio_pages[bp->b_xio.xio_npages] = m;
3359                                 ++bp->b_xio.xio_npages;
3360                                 if (bp->b_act_count < m->act_count)
3361                                         bp->b_act_count = m->act_count;
3362                         }
3363                         vm_object_drop(obj);
3364
3365                         /*
3366                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3367                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3368                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3369                          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3370                          * aligned range ( newbsize ).
3371                          *
3372                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3373                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3374                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3375                          * fails with NFS if the server or some other client
3376                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3377                          * B_CACHE may remain set! XXX
3378                          */
3379
3380                         toff = bp->b_bcount;
3381                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_loffset + toff) & PAGE_MASK);
3382
3383                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3384                                 vm_pindex_t pi;
3385
3386                                 if (tinc > (size - toff))
3387                                         tinc = size - toff;
3388
3389                                 pi = ((bp->b_loffset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3390                                     PAGE_SHIFT;
3391
3392                                 vfs_buf_test_cache(
3393                                     bp, 
3394                                     bp->b_loffset,
3395                                     toff, 
3396                                     tinc, 
3397                                     bp->b_xio.xio_pages[pi]
3398                                 );
3399                                 toff += tinc;
3400                                 tinc = PAGE_SIZE;
3401                         }
3402
3403                         /*
3404                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3405                          * bp->b_data is relative to bp->b_loffset, but 
3406                          * bp->b_loffset may be offset into the first page.
3407                          */
3408
3409                         bp->b_data = (caddr_t)
3410                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3411                         pmap_qenter(
3412                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3413                             bp->b_xio.xio_pages, 
3414                             bp->b_xio.xio_npages
3415                         );
3416                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3417                             (vm_offset_t)(bp->b_loffset & PAGE_MASK));
3418                 }
3419         }
3420
3421         /* adjust space use on already-dirty buffer */
3422         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3423                 spin_lock(&bufcspin);
3424                 /* dirtykvaspace unchanged */
3425                 dirtybufspace += newbsize - bp->b_bufsize;
3426                 if (bp->b_flags & B_HEAVY)
3427                         dirtybufspacehw += newbsize - bp->b_bufsize;
3428                 spin_unlock(&bufcspin);
3429         }
3430         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3431                 bufspacewakeup();
3432         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3433         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3434         return 1;
3435 }
3436
3437 /*
3438  * biowait:
3439  *
3440  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status. B_EINTR
3441  *      is converted into an EINTR error but not cleared (since a chain
3442  *      of biowait() calls may occur).
3443  *
3444  *      On return bpdone() will have been called but the buffer will remain
3445  *      locked and will not have been brelse()'d.
3446  *
3447  *      NOTE!  If a timeout is specified and ETIMEDOUT occurs the I/O is
3448  *      likely still in progress on return.
3449  *
3450  *      NOTE!  This operation is on a BIO, not a BUF.
3451  *
3452  *      NOTE!  BIO_DONE is cleared by vn_strategy()
3453  *
3454  * MPSAFE
3455  */
3456 static __inline int
3457 _biowait(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3458 {
3459         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3460         u_int32_t flags;
3461         u_int32_t nflags;
3462         int error;
3463
3464         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3465         for (;;) {
3466                 flags = bio->bio_flags;
3467                 if (flags & BIO_DONE)
3468                         break;
3469                 nflags = flags | BIO_WANT;
3470                 tsleep_interlock(bio, 0);
3471                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3472                         if (wmesg)
3473                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, wmesg, to);
3474                         else if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3475                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biord", to);
3476                         else
3477                                 error = tsleep(bio, PINTERLOCKED, "biowr", to);
3478                         if (error) {
3479                                 kprintf("tsleep error biowait %d\n", error);
3480                                 return (error);
3481                         }
3482                 }
3483         }
3484
3485         /*
3486          * Finish up.
3487          */
3488         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_DONE);
3489         bio->bio_flags &= ~(BIO_DONE | BIO_SYNC);
3490         if (bp->b_flags & B_EINTR)
3491                 return (EINTR);
3492         if (bp->b_flags & B_ERROR)
3493                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3494         return (0);
3495 }
3496
3497 int
3498 biowait(struct bio *bio, const char *wmesg)
3499 {
3500         return(_biowait(bio, wmesg, 0));
3501 }
3502
3503 int
3504 biowait_timeout(struct bio *bio, const char *wmesg, int to)
3505 {
3506         return(_biowait(bio, wmesg, to));
3507 }
3508
3509 /*
3510  * This associates a tracking count with an I/O.  vn_strategy() and
3511  * dev_dstrategy() do this automatically but there are a few cases
3512  * where a vnode or device layer is bypassed when a block translation
3513  * is cached.  In such cases bio_start_transaction() may be called on
3514  * the bypassed layers so the system gets an I/O in progress indication 
3515  * for those higher layers.
3516  */
3517 void
3518 bio_start_transaction(struct bio *bio, struct bio_track *track)
3519 {
3520         bio->bio_track = track;
3521         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3522                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3523         bio_track_ref(track);
3524 }
3525
3526 /*
3527  * Initiate I/O on a vnode.
3528  *
3529  * SWAPCACHE OPERATION:
3530  *
3531  *      Real buffer cache buffers have a non-NULL bp->b_vp.  Unfortunately
3532  *      devfs also uses b_vp for fake buffers so we also have to check
3533  *      that B_PAGING is 0.  In this case the passed 'vp' is probably the
3534  *      underlying block device.  The swap assignments are related to the
3535  *      buffer cache buffer's b_vp, not the passed vp.
3536  *
3537  *      The passed vp == bp->b_vp only in the case where the strategy call
3538  *      is made on the vp itself for its own buffers (a regular file or
3539  *      block device vp).  The filesystem usually then re-calls vn_strategy()
3540  *      after translating the request to an underlying device.
3541  *
3542  *      Cluster buffers set B_CLUSTER and the passed vp is the vp of the
3543  *      underlying buffer cache buffers.
3544  *
3545  *      We can only deal with page-aligned buffers at the moment, because
3546  *      we can't tell what the real dirty state for pages straddling a buffer
3547  *      are.
3548  *
3549  *      In order to call swap_pager_strategy() we must provide the VM object
3550  *      and base offset for the underlying buffer cache pages so it can find
3551  *      the swap blocks.
3552  */
3553 void
3554 vn_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3555 {
3556         struct bio_track *track;
3557         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3558
3559         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
3560
3561         /*
3562          * Set when an I/O is issued on the bp.  Cleared by consumers
3563          * (aka HAMMER), allowing the consumer to determine if I/O had
3564          * actually occurred.
3565          */
3566         bp->b_flags |= B_IODEBUG;
3567
3568         /*
3569          * Handle the swap cache intercept.
3570          */
3571         if (vn_cache_strategy(vp, bio))
3572                 return;
3573
3574         /*
3575          * Otherwise do the operation through the filesystem
3576          */
3577         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
3578                 track = &vp->v_track_read;
3579         else
3580                 track = &vp->v_track_write;
3581         KKASSERT((bio->bio_flags & BIO_DONE) == 0);
3582         bio->bio_track = track;
3583         if (dsched_is_clear_buf_priv(bio->bio_buf))
3584                 dsched_new_buf(bio->bio_buf);
3585         bio_track_ref(track);
3586         vop_strategy(*vp->v_ops, vp, bio);
3587 }
3588
3589 static void vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio);
3590
3591 int
3592 vn_cache_strategy(struct vnode *vp, struct bio *bio)
3593 {
3594         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3595         struct bio *nbio;
3596         vm_object_t object;
3597         vm_page_t m;
3598         int i;
3599
3600         /*
3601          * Is this buffer cache buffer suitable for reading from
3602          * the swap cache?
3603          */
3604         if (vm_swapcache_read_enable == 0 ||
3605             bp->b_cmd != BUF_CMD_READ ||
3606             ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0 &&
3607              (bp->b_vp == NULL || (bp->b_flags & B_PAGING))) ||
3608             ((int)bp->b_loffset & PAGE_MASK) != 0 ||
3609             (bp->b_bcount & PAGE_MASK) != 0) {
3610                 return(0);
3611         }
3612
3613         /*
3614          * Figure out the original VM object (it will match the underlying
3615          * VM pages).  Note that swap cached data uses page indices relative
3616          * to that object, not relative to bio->bio_offset.
3617          */
3618         if (bp->b_flags & B_CLUSTER)
3619                 object = vp->v_object;
3620         else
3621                 object = bp->b_vp->v_object;
3622
3623         /*
3624          * In order to be able to use the swap cache all underlying VM
3625          * pages must be marked as such, and we can't have any bogus pages.
3626          */
3627         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; ++i) {
3628                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3629                 if ((m->flags & PG_SWAPPED) == 0)
3630                         break;
3631                 if (m == bogus_page)
3632                         break;
3633         }
3634
3635         /*
3636          * If we are good then issue the I/O using swap_pager_strategy().
3637          *
3638          * We can only do this if the buffer actually supports object-backed
3639          * I/O.  If it doesn't npages will be 0.
3640          */
3641         if (i && i == bp->b_xio.xio_npages) {
3642                 m = bp->b_xio.xio_pages[0];
3643                 nbio = push_bio(bio);
3644                 nbio->bio_done = vn_cache_strategy_callback;
3645                 nbio->bio_offset = ptoa(m->pindex);
3646                 KKASSERT(m->object == object);
3647                 swap_pager_strategy(object, nbio);
3648                 return(1);
3649         }
3650         return(0);
3651 }
3652
3653 /*
3654  * This is a bit of a hack but since the vn_cache_strategy() function can
3655  * override a VFS's strategy function we must make sure that the bio, which
3656  * is probably bio2, doesn't leak an unexpected offset value back to the
3657  * filesystem.  The filesystem (e.g. UFS) might otherwise assume that the
3658  * bio went through its own file strategy function and the the bio2 offset
3659  * is a cached disk offset when, in fact, it isn't.
3660  */
3661 static void
3662 vn_cache_strategy_callback(struct bio *bio)
3663 {
3664         bio->bio_offset = NOOFFSET;
3665         biodone(pop_bio(bio));
3666 }
3667
3668 /*
3669  * bpdone:
3670  *
3671  *      Finish I/O on a buffer after all BIOs have been processed.
3672  *      Called when the bio chain is exhausted or by biowait.  If called
3673  *      by biowait, elseit is typically 0.
3674  *
3675  *      bpdone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3676  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3677  *      assuming B_INVAL is clear.
3678  *
3679  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3680  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3681  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3682  *
3683  *      bpdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3684  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3685  *      in the biodone routine.
3686  */
3687 void
3688 bpdone(struct buf *bp, int elseit)
3689 {
3690         buf_cmd_t cmd;
3691
3692         KASSERT(BUF_REFCNTNB(bp) > 0, 
3693                 ("biodone: bp %p not busy %d", bp, BUF_REFCNTNB(bp)));
3694         KASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE, 
3695                 ("biodone: bp %p already done!", bp));
3696
3697         /*
3698          * No more BIOs are left.  All completion functions have been dealt
3699          * with, now we clean up the buffer.
3700          */
3701         cmd = bp->b_cmd;
3702         bp->b_cmd = BUF_CMD_DONE;
3703
3704         /*
3705          * Only reads and writes are processed past this point.
3706          */
3707         if (cmd != BUF_CMD_READ && cmd != BUF_CMD_WRITE) {
3708                 if (cmd == BUF_CMD_FREEBLKS)
3709                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3710                 if (elseit)
3711                         brelse(bp);
3712                 return;
3713         }
3714
3715         /*
3716          * Warning: softupdates may re-dirty the buffer, and HAMMER can do
3717          * a lot worse.  XXX - move this above the clearing of b_cmd
3718          */
3719         if (LIST_FIRST(&bp->b_dep) != NULL)
3720                 buf_complete(bp);       /* MPSAFE */
3721
3722         /*
3723          * A failed write must re-dirty the buffer unless B_INVAL
3724          * was set.  Only applicable to normal buffers (with VPs).
3725          * vinum buffers may not have a vp.
3726          */
3727         if (cmd == BUF_CMD_WRITE &&
3728             (bp->b_flags & (B_ERROR | B_INVAL)) == B_ERROR) {
3729                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
3730                 if (bp->b_vp)
3731                         bdirty(bp);
3732         }
3733
3734         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3735                 int i;
3736                 vm_ooffset_t foff;
3737                 vm_page_t m;
3738                 vm_object_t obj;
3739                 int iosize;
3740                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3741
3742                 obj = vp->v_object;
3743
3744 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3745                 if (vp->v_auxrefs == 0)
3746                         panic("biodone: zero vnode hold count");
3747                 if ((vp->v_flag & VOBJBUF) == 0)
3748                         panic("biodone: vnode is not setup for merged cache");
3749 #endif
3750
3751                 foff = bp->b_loffset;
3752                 KASSERT(foff != NOOFFSET, ("biodone: no buffer offset"));
3753                 KASSERT(obj != NULL, ("biodone: missing VM object"));
3754
3755 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3756                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_xio.xio_npages) {
3757                         kprintf("biodone: paging in progress(%d) < "
3758                                 "bp->b_xio.xio_npages(%d)\n",
3759                                 obj->paging_in_progress,
3760                                 bp->b_xio.xio_npages);
3761                 }
3762 #endif
3763
3764                 /*
3765                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3766                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3767                  * routines.
3768                  */
3769                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3770                 if (cmd == BUF_CMD_READ &&
3771                     (bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE|B_ERROR)) == 0) {
3772                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3773                 }
3774
3775                 vm_object_hold(obj);
3776                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3777                         int bogusflag = 0;
3778                         int resid;
3779
3780                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3781                         if (resid > iosize)
3782                                 resid = iosize;
3783
3784                         /*
3785                          * cleanup bogus pages, restoring the originals.  Since
3786                          * the originals should still be wired, we don't have
3787                          * to worry about interrupt/freeing races destroying
3788                          * the VM object association.
3789                          */
3790                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3791                         if (m == bogus_page) {
3792                                 bogusflag = 1;
3793                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3794                                 if (m == NULL)
3795                                         panic("biodone: page disappeared");
3796                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3797                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3798                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3799                         }
3800 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3801                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3802                                 kprintf("biodone: foff(%lu)/m->pindex(%ld) "
3803                                         "mismatch\n",
3804                                         (unsigned long)foff, (long)m->pindex);
3805                         }
3806 #endif
3807
3808                         /*
3809                          * In the write case, the valid and clean bits are
3810                          * already changed correctly (see bdwrite()), so we
3811                          * only need to do this here in the read case.
3812                          */
3813                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
3814                         if (cmd == BUF_CMD_READ && !bogusflag && resid > 0) {
3815                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
3816                         }
3817                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3818
3819                         /*
3820                          * when debugging new filesystems or buffer I/O
3821                          * methods, this is the most common error that pops
3822                          * up.  if you see this, you have not set the page
3823                          * busy flag correctly!!!
3824                          */
3825                         if (m->busy == 0) {
3826                                 kprintf("biodone: page busy < 0, "
3827                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3828                                     "resid: %d, index: %d\n",
3829                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3830                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3831                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3832                                         kprintf(" iosize: %ld, loffset: %lld, "
3833                                                 "flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3834                                             bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3835                                             (long long)bp->b_loffset,
3836                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3837                                 else
3838                                         kprintf(" VDEV, loffset: %lld, flags: 0x%08x, npages: %d\n",
3839                                             (long long)bp->b_loffset,
3840                                             bp->b_flags, bp->b_xio.xio_npages);
3841                                 kprintf(" valid: 0x%x, dirty: 0x%x, "
3842                                         "wired: %d\n",
3843                                         m->valid, m->dirty,
3844                                         m->wire_count);
3845                                 panic("biodone: page busy < 0");
3846                         }
3847                         vm_page_io_finish(m);
3848                         vm_page_wakeup(m);
3849                         vm_object_pip_wakeup(obj);
3850                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3851                         iosize -= resid;
3852                 }
3853                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3854                 vm_object_drop(obj);
3855         }
3856
3857         /*
3858          * Finish up by releasing the buffer.  There are no more synchronous
3859          * or asynchronous completions, those were handled by bio_done
3860          * callbacks.
3861          */
3862         if (elseit) {
3863                 if (bp->b_flags & (B_NOCACHE|B_INVAL|B_ERROR|B_RELBUF))
3864                         brelse(bp);
3865                 else
3866                         bqrelse(bp);
3867         }
3868 }
3869
3870 /*
3871  * Normal biodone.
3872  */
3873 void
3874 biodone(struct bio *bio)
3875 {
3876         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3877
3878         runningbufwakeup(bp);
3879
3880         /*
3881          * Run up the chain of BIO's.   Leave b_cmd intact for the duration.
3882          */
3883         while (bio) {
3884                 biodone_t *done_func;
3885                 struct bio_track *track;
3886
3887                 /*
3888                  * BIO tracking.  Most but not all BIOs are tracked.
3889                  */
3890                 if ((track = bio->bio_track) != NULL) {
3891                         bio_track_rel(track);
3892                         bio->bio_track = NULL;
3893                 }
3894
3895                 /*
3896                  * A bio_done function terminates the loop.  The function
3897                  * will be responsible for any further chaining and/or
3898                  * buffer management.
3899                  *
3900                  * WARNING!  The done function can deallocate the buffer!
3901                  */
3902                 if ((done_func = bio->bio_done) != NULL) {
3903                         bio->bio_done = NULL;
3904                         done_func(bio);
3905                         return;
3906                 }
3907                 bio = bio->bio_prev;
3908         }
3909
3910         /*
3911          * If we've run out of bio's do normal [a]synchronous completion.
3912          */
3913         bpdone(bp, 1);
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Synchronous biodone - this terminates a synchronous BIO.
3918  *
3919  * bpdone() is called with elseit=FALSE, leaving the buffer completed
3920  * but still locked.  The caller must brelse() the buffer after waiting
3921  * for completion.
3922  */
3923 void
3924 biodone_sync(struct bio *bio)
3925 {
3926         struct buf *bp = bio->bio_buf;
3927         int flags;
3928         int nflags;
3929
3930         KKASSERT(bio == &bp->b_bio1);
3931         bpdone(bp, 0);
3932
3933         for (;;) {
3934                 flags = bio->bio_flags;
3935                 nflags = (flags | BIO_DONE) & ~BIO_WANT;
3936
3937                 if (atomic_cmpset_int(&bio->bio_flags, flags, nflags)) {
3938                         if (flags & BIO_WANT)
3939                                 wakeup(bio);
3940                         break;
3941                 }
3942         }
3943 }
3944
3945 /*
3946  * vfs_unbusy_pages:
3947  *
3948  *      This routine is called in lieu of iodone in the case of
3949  *      incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3950  *      consistant.
3951  */
3952 void
3953 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3954 {
3955         int i;
3956
3957         runningbufwakeup(bp);
3958
3959         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3960                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3961                 vm_object_t obj;
3962
3963                 obj = vp->v_object;
3964                 vm_object_hold(obj);
3965
3966                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
3967                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
3968
3969                         /*
3970                          * When restoring bogus changes the original pages
3971                          * should still be wired, so we are in no danger of
3972                          * losing the object association and do not need
3973                          * critical section protection particularly.
3974                          */
3975                         if (m == bogus_page) {
3976                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_loffset) + i);
3977                                 if (!m) {
3978                                         panic("vfs_unbusy_pages: page missing");
3979                                 }
3980                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = m;
3981                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3982                                         bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
3983                         }
3984                         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "bpdpgw");
3985                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
3986                         vm_page_io_finish(m);
3987                         vm_page_wakeup(m);
3988                         vm_object_pip_wakeup(obj);
3989                 }
3990                 bp->b_flags &= ~B_HASBOGUS;
3991                 vm_object_drop(obj);
3992         }
3993 }
3994
3995 /*
3996  * vfs_busy_pages:
3997  *
3998  *      This routine is called before a device strategy routine.
3999  *      It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4000  *      progress, and treat the pages associated with the buffer
4001  *      almost as being PG_BUSY.  Also the object 'paging_in_progress'
4002  *      flag is handled to make sure that the object doesn't become
4003  *      inconsistant.
4004  *
4005  *      Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4006  *      such as B_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4007  *      and should be ignored.
4008  *
4009  * MPSAFE
4010  */
4011 void
4012 vfs_busy_pages(struct vnode *vp, struct buf *bp)
4013 {
4014         int i, bogus;
4015         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
4016
4017         /*
4018          * The buffer's I/O command must already be set.  If reading,
4019          * B_CACHE must be 0 (double check against callers only doing
4020          * I/O when B_CACHE is 0).
4021          */
4022         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4023         KKASSERT(bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE || (bp->b_flags & B_CACHE) == 0);
4024
4025         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4026                 vm_object_t obj;
4027
4028                 obj = vp->v_object;
4029                 KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4030                         ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4031
4032                 /*
4033                  * Busy all the pages.  We have to busy them all at once
4034                  * to avoid deadlocks.
4035                  */
4036 retry:
4037                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4038                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4039
4040                         if (vm_page_busy_try(m, FALSE)) {
4041                                 vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "vbpage");
4042                                 while (--i >= 0)
4043                                         vm_page_wakeup(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4044                                 goto retry;
4045                         }
4046                 }
4047
4048                 /*
4049                  * Setup for I/O, soft-busy the page right now because
4050                  * the next loop may block.
4051                  */
4052                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4053                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4054
4055                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
4056                         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4057                                 vm_object_pip_add(obj, 1);
4058                                 vm_page_io_start(m);
4059                         }
4060                 }
4061
4062                 /*
4063                  * Adjust protections for I/O and do bogus-page mapping.
4064                  * Assume that vm_page_protect() can block (it can block
4065                  * if VM_PROT_NONE, don't take any chances regardless).
4066                  *
4067                  * In particular note that for writes we must incorporate
4068                  * page dirtyness from the VM system into the buffer's
4069                  * dirty range.
4070                  *
4071                  * For reads we theoretically must incorporate page dirtyness
4072                  * from the VM system to determine if the page needs bogus
4073                  * replacement, but we shortcut the test by simply checking
4074                  * that all m->valid bits are set, indicating that the page
4075                  * is fully valid and does not need to be re-read.  For any
4076                  * VM system dirtyness the page will also be fully valid
4077                  * since it was mapped at one point.
4078                  */
4079                 bogus = 0;
4080                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4081                         vm_page_t m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4082
4083                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO); /* XXX */
4084                         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_WRITE) {
4085                                 /*
4086                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4087                                  * a write we must zero-fill any invalid
4088                                  * portions of the backing VM pages, mark
4089                                  * it valid and clear related dirty bits.
4090                                  *
4091                                  * vfs_clean_one_page() incorporates any
4092                                  * VM dirtyness and updates the b_dirtyoff
4093                                  * range (after we've made the page RO).
4094                                  *
4095                                  * It is also expected that the pmap modified
4096                                  * bit has already been cleared by the
4097                                  * vm_page_protect().  We may not be able
4098                                  * to clear all dirty bits for a page if it
4099                                  * was also memory mapped (NFS).
4100                                  *
4101                                  * Finally be sure to unassign any swap-cache
4102                                  * backing store as it is now stale.
4103                                  */
4104                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
4105                                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4106                                 swap_pager_unswapped(m);
4107                         } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) {
4108                                 /*
4109                                  * When readying a vnode-backed buffer for
4110                                  * read we must replace any dirty pages with
4111                                  * a bogus page so dirty data is not destroyed
4112                                  * when filling gaps.
4113                                  *
4114                                  * To avoid testing whether the page is
4115                                  * dirty we instead test that the page was
4116                                  * at some point mapped (m->valid fully
4117                                  * valid) with the understanding that
4118                                  * this also covers the dirty case.
4119                                  */
4120                                 bp->b_xio.xio_pages[i] = bogus_page;
4121                                 bp->b_flags |= B_HASBOGUS;
4122                                 bogus++;
4123                         } else if (m->valid & m->dirty) {
4124                                 /*
4125                                  * This case should not occur as partial
4126                                  * dirtyment can only happen if the buffer
4127                                  * is B_CACHE, and this code is not entered
4128                                  * if the buffer is B_CACHE.
4129                                  */
4130                                 kprintf("Warning: vfs_busy_pages - page not "
4131                                         "fully valid! loff=%jx bpf=%08x "
4132                                         "idx=%d val=%02x dir=%02x\n",
4133                                         (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_flags,
4134                                         i, m->valid, m->dirty);
4135                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4136                         } else {
4137                                 /*
4138                                  * The page is not valid and can be made
4139                                  * part of the read.
4140                                  */
4141                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
4142                         }
4143                         vm_page_wakeup(m);
4144                 }
4145                 if (bogus) {
4146                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4147                                 bp->b_xio.xio_pages, bp->b_xio.xio_npages);
4148                 }
4149         }
4150
4151         /*
4152          * This is the easiest place to put the process accounting for the I/O
4153          * for now.
4154          */
4155         if (lp != NULL) {
4156                 if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4157                         lp->lwp_ru.ru_inblock++;
4158                 else
4159                         lp->lwp_ru.ru_oublock++;
4160         }
4161 }
4162
4163 /*
4164  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
4165  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
4166  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
4167  *
4168  * NOTE: While we only really need to clean through to b_bcount, we
4169  *       just go ahead and clean through to b_bufsize.
4170  */
4171 static void
4172 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
4173 {
4174         vm_page_t m;
4175         int i;
4176
4177         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
4178                 return;
4179
4180         KASSERT(bp->b_loffset != NOOFFSET,
4181                 ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
4182
4183         for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4184                 m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4185                 vfs_clean_one_page(bp, i, m);
4186         }
4187 }
4188
4189 /*
4190  * vfs_clean_one_page:
4191  *
4192  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page within a
4193  *      buffer.  The range is restricted to the buffer's size and the
4194  *      buffer's logical offset might index into the first page.
4195  *
4196  *      The caller has busied or soft-busied the page and it is not mapped,
4197  *      test and incorporate the dirty bits into b_dirtyoff/end before
4198  *      clearing them.  Note that we need to clear the pmap modified bits
4199  *      after determining the the page was dirty, vm_page_set_validclean()
4200  *      does not do it for us.
4201  *
4202  *      This routine is typically called after a read completes (dirty should
4203  *      be zero in that case as we are not called on bogus-replace pages),
4204  *      or before a write is initiated.
4205  */
4206 static void
4207 vfs_clean_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4208 {
4209         int bcount;
4210         int xoff;
4211         int soff;
4212         int eoff;
4213
4214         /*
4215          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4216          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4217          */
4218         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4219         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4220
4221         if (pageno == 0) {
4222                 soff = xoff;
4223                 eoff = PAGE_SIZE;
4224         } else {
4225                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4226                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4227         }
4228         if (eoff > bcount)
4229                 eoff = bcount;
4230         if (soff >= eoff)
4231                 return;
4232
4233         /*
4234          * Test dirty bits and adjust b_dirtyoff/end.
4235          *
4236          * If dirty pages are incorporated into the bp any prior
4237          * B_NEEDCOMMIT state (NFS) must be cleared because the
4238          * caller has not taken into account the new dirty data.
4239          *
4240          * If the page was memory mapped the dirty bits might go beyond the
4241          * end of the buffer, but we can't really make the assumption that
4242          * a file EOF straddles the buffer (even though this is the case for
4243          * NFS if B_NEEDCOMMIT is also set).  So for the purposes of clearing
4244          * B_NEEDCOMMIT we only test the dirty bits covered by the buffer.
4245          * This also saves some console spam.
4246          *
4247          * When clearing B_NEEDCOMMIT we must also clear B_CLUSTEROK,
4248          * NFS can handle huge commits but not huge writes.
4249          */
4250         vm_page_test_dirty(m);
4251         if (m->dirty) {
4252                 if ((bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) &&
4253                     (m->dirty & vm_page_bits(soff & PAGE_MASK, eoff - soff))) {
4254                         if (debug_commit)
4255                         kprintf("Warning: vfs_clean_one_page: bp %p "
4256                                 "loff=%jx,%d flgs=%08x clr B_NEEDCOMMIT"
4257                                 " cmd %d vd %02x/%02x x/s/e %d %d %d "
4258                                 "doff/end %d %d\n",
4259                                 bp, (intmax_t)bp->b_loffset, bp->b_bcount,
4260                                 bp->b_flags, bp->b_cmd,
4261                                 m->valid, m->dirty, xoff, soff, eoff,
4262                                 bp->b_dirtyoff, bp->b_dirtyend);
4263                         bp->b_flags &= ~(B_NEEDCOMMIT | B_CLUSTEROK);
4264                         if (debug_commit)
4265                                 print_backtrace(-1);
4266                 }
4267                 /*
4268                  * Only clear the pmap modified bits if ALL the dirty bits
4269                  * are set, otherwise the system might mis-clear portions
4270                  * of a page.
4271                  */
4272                 if (m->dirty == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4273                     (bp->b_flags & B_NEEDCOMMIT) == 0) {
4274                         pmap_clear_modify(m);
4275                 }
4276                 if (bp->b_dirtyoff > soff - xoff)
4277                         bp->b_dirtyoff = soff - xoff;
4278                 if (bp->b_dirtyend < eoff - xoff)
4279                         bp->b_dirtyend = eoff - xoff;
4280         }
4281
4282         /*
4283          * Set related valid bits, clear related dirty bits.
4284          * Does not mess with the pmap modified bit.
4285          *
4286          * WARNING!  We cannot just clear all of m->dirty here as the
4287          *           buffer cache buffers may use a DEV_BSIZE'd aligned
4288          *           block size, or have an odd size (e.g. NFS at file EOF).
4289          *           The putpages code can clear m->dirty to 0.
4290          *
4291          *           If a VOP_WRITE generates a buffer cache buffer which
4292          *           covers the same space as mapped writable pages the
4293          *           buffer flush might not be able to clear all the dirty
4294          *           bits and still require a putpages from the VM system
4295          *           to finish it off.
4296          *
4297          * WARNING!  vm_page_set_validclean() currently assumes vm_token
4298          *           is held.  The page might not be busied (bdwrite() case).
4299          *           XXX remove this comment once we've validated that this
4300          *           is no longer an issue.
4301          */
4302         vm_page_set_validclean(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4303 }
4304
4305 #if 0
4306 /*
4307  * Similar to vfs_clean_one_page() but sets the bits to valid and dirty.
4308  * The page data is assumed to be valid (there is no zeroing here).
4309  */
4310 static void
4311 vfs_dirty_one_page(struct buf *bp, int pageno, vm_page_t m)
4312 {
4313         int bcount;
4314         int xoff;
4315         int soff;
4316         int eoff;
4317
4318         /*
4319          * Calculate offset range within the page but relative to buffer's
4320          * loffset.  loffset might be offset into the first page.
4321          */
4322         xoff = (int)bp->b_loffset & PAGE_MASK;  /* loffset offset into pg 0 */
4323         bcount = bp->b_bcount + xoff;           /* offset adjusted */
4324
4325         if (pageno == 0) {
4326                 soff = xoff;
4327                 eoff = PAGE_SIZE;
4328         } else {
4329                 soff = (pageno << PAGE_SHIFT);
4330                 eoff = soff + PAGE_SIZE;
4331         }
4332         if (eoff > bcount)
4333                 eoff = bcount;
4334         if (soff >= eoff)
4335                 return;
4336         vm_page_set_validdirty(m, soff & PAGE_MASK, eoff - soff);
4337 }
4338 #endif
4339
4340 /*
4341  * vfs_bio_clrbuf:
4342  *
4343  *      Clear a buffer.  This routine essentially fakes an I/O, so we need
4344  *      to clear B_ERROR and B_INVAL.
4345  *
4346  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4347  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4348  */
4349
4350 void
4351 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4352 {
4353         int i, mask = 0;
4354         caddr_t sa, ea;
4355         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) == B_VMIO) {
4356                 bp->b_flags &= ~(B_INVAL | B_EINTR | B_ERROR);
4357                 if ((bp->b_xio.xio_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4358                     (bp->b_loffset & PAGE_MASK) == 0) {
4359                         mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4360                         if ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == mask) {
4361                                 bp->b_resid = 0;
4362                                 return;
4363                         }
4364                         if (((bp->b_xio.xio_pages[0]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4365                             ((bp->b_xio.xio_pages[0]->valid & mask) == 0)) {
4366                                 bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
4367                                 bp->b_xio.xio_pages[0]->valid |= mask;
4368                                 bp->b_resid = 0;
4369                                 return;
4370                         }
4371                 }
4372                 sa = bp->b_data;
4373                 for(i=0;i<bp->b_xio.xio_npages;i++,sa=ea) {
4374                         int j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
4375                         ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
4376                         ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
4377                             (u_long)(vm_offset_t)ea,
4378                             (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
4379                         mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4380                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == mask)
4381                                 continue;
4382                         if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & mask) == 0) {
4383                                 if ((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) {
4384                                         bzero(sa, ea - sa);
4385                                 }
4386                         } else {
4387                                 for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4388                                         if (((bp->b_xio.xio_pages[i]->flags & PG_ZERO) == 0) &&
4389                                                 (bp->b_xio.xio_pages[i]->valid & (1<<j)) == 0)
4390                                                 bzero(sa, DEV_BSIZE);
4391                                 }
4392                         }
4393                         bp->b_xio.xio_pages[i]->valid |= mask;
4394                         vm_page_flag_clear(bp->b_xio.xio_pages[i], PG_ZERO);
4395                 }
4396                 bp->b_resid = 0;
4397         } else {
4398                 clrbuf(bp);
4399         }
4400 }
4401
4402 /*
4403  * vm_hold_load_pages:
4404  *
4405  *      Load pages into the buffer's address space.  The pages are
4406  *      allocated from the kernel object in order to reduce interference
4407  *      with the any VM paging I/O activity.  The range of loaded
4408  *      pages will be wired.
4409  *
4410  *      If a page cannot be allocated, the 'pagedaemon' is woken up to
4411  *      retrieve the full range (to - from) of pages.
4412  *
4413  * MPSAFE
4414  */
4415 void
4416 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4417 {
4418         vm_offset_t pg;
4419         vm_page_t p;
4420         int index;
4421
4422         to = round_page(to);
4423         from = round_page(from);
4424         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4425
4426         pg = from;
4427         while (pg < to) {
4428                 /*
4429                  * Note: must allocate system pages since blocking here
4430                  * could intefere with paging I/O, no matter which
4431                  * process we are.
4432                  */
4433                 vm_object_hold(&kernel_object);
4434                 p = bio_page_alloc(&kernel_object, pg >> PAGE_SHIFT,
4435                                    (vm_pindex_t)((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4436                 vm_object_drop(&kernel_object);
4437                 if (p) {
4438                         vm_page_wire(p);
4439                         p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4440                         vm_page_flag_clear(p, PG_ZERO);
4441                         pmap_kenter(pg, VM_PAGE_TO_PHYS(p));
4442                         bp->b_xio.xio_pages[index] = p;
4443                         vm_page_wakeup(p);
4444
4445                         pg += PAGE_SIZE;
4446                         ++index;
4447                 }
4448         }
4449         bp->b_xio.xio_npages = index;
4450 }
4451
4452 /*
4453  * Allocate a page for a buffer cache buffer.
4454  *
4455  * If NULL is returned the caller is expected to retry (typically check if
4456  * the page already exists on retry before trying to allocate one).
4457  *
4458  * NOTE! Low-memory handling is dealt with in b[q]relse(), not here.  This
4459  *       function will use the system reserve with the hope that the page
4460  *       allocations can be returned to PQ_CACHE/PQ_FREE when the caller
4461  *       is done with the buffer.
4462  */
4463 static
4464 vm_page_t
4465 bio_page_alloc(vm_object_t obj, vm_pindex_t pg, int deficit)
4466 {
4467         int vmflags = VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NULL_OK;
4468         vm_page_t p;
4469
4470         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(obj));
4471
4472         /*
4473          * Try a normal allocation first.
4474          */
4475         p = vm_page_alloc(obj, pg, vmflags);
4476         if (p)
4477                 return(p);
4478         if (vm_page_lookup(obj, pg))
4479                 return(NULL);
4480         vm_pageout_deficit += deficit;
4481
4482         /*
4483          * Try again, digging into the system reserve.
4484          *
4485          * Trying to recover pages from the buffer cache here can deadlock
4486          * against other threads trying to busy underlying pages so we
4487          * depend on the code in brelse() and bqrelse() to free/cache the
4488          * underlying buffer cache pages when memory is low.
4489          */
4490         if (curthread->td_flags & TDF_SYSTHREAD)
4491                 vmflags |= VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT;
4492         else
4493                 vmflags |= VM_ALLOC_SYSTEM;
4494
4495         /*recoverbufpages();*/
4496         p = vm_page_alloc(obj, pg, vmflags);
4497         if (p)
4498                 return(p);
4499         if (vm_page_lookup(obj, pg))
4500                 return(NULL);
4501
4502         /*
4503          * Wait for memory to free up and try again
4504          */
4505         if (vm_page_count_severe())
4506                 ++lowmempgallocs;
4507         vm_wait(hz / 20 + 1);
4508
4509         p = vm_page_alloc(obj, pg, vmflags);
4510         if (p)
4511                 return(p);
4512         if (vm_page_lookup(obj, pg))
4513                 return(NULL);
4514
4515         /*
4516          * Ok, now we are really in trouble.
4517          */
4518         {
4519                 static struct krate biokrate = { .freq = 1 };
4520                 krateprintf(&biokrate,
4521                             "Warning: bio_page_alloc: memory exhausted "
4522                             "during bufcache page allocation from %s\n",
4523                             curthread->td_comm);
4524         }
4525         if (curthread->td_flags & TDF_SYSTHREAD)
4526                 vm_wait(hz / 20 + 1);
4527         else
4528                 vm_wait(hz / 2 + 1);
4529         return (NULL);
4530 }
4531
4532 /*
4533  * vm_hold_free_pages:
4534  *
4535  *      Return pages associated with the buffer back to the VM system.
4536  *
4537  *      The range of pages underlying the buffer's address space will
4538  *      be unmapped and un-wired.
4539  *
4540  * MPSAFE
4541  */
4542 void
4543 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4544 {
4545         vm_offset_t pg;
4546         vm_page_t p;
4547         int index, newnpages;
4548
4549         from = round_page(from);
4550         to = round_page(to);
4551         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4552         newnpages = index;
4553
4554         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4555                 p = bp->b_xio.xio_pages[index];
4556                 if (p && (index < bp->b_xio.xio_npages)) {
4557                         if (p->busy) {
4558                                 kprintf("vm_hold_free_pages: doffset: %lld, "
4559                                         "loffset: %lld\n",
4560                                         (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4561                                         (long long)bp->b_loffset);
4562                         }
4563                         bp->b_xio.xio_pages[index] = NULL;
4564                         pmap_kremove(pg);
4565                         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "vmhldpg");
4566                         vm_page_unwire(p, 0);
4567                         vm_page_free(p);
4568                 }
4569         }
4570         bp->b_xio.xio_npages = newnpages;
4571 }
4572
4573 /*
4574  * vmapbuf:
4575  *
4576  *      Map a user buffer into KVM via a pbuf.  On return the buffer's
4577  *      b_data, b_bufsize, and b_bcount will be set, and its XIO page array
4578  *      initialized.
4579  */
4580 int
4581 vmapbuf(struct buf *bp, caddr_t udata, int bytes)
4582 {
4583         caddr_t addr;
4584         vm_offset_t va;
4585         vm_page_t m;
4586         int vmprot;
4587         int error;
4588         int pidx;
4589         int i;
4590
4591         /* 
4592          * bp had better have a command and it better be a pbuf.
4593          */
4594         KKASSERT(bp->b_cmd != BUF_CMD_DONE);
4595         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4596         KKASSERT(bp->b_kvabase);
4597
4598         if (bytes < 0)
4599                 return (-1);
4600
4601         /*
4602          * Map the user data into KVM.  Mappings have to be page-aligned.
4603          */
4604         addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)udata);
4605         pidx = 0;
4606
4607         vmprot = VM_PROT_READ;
4608         if (bp->b_cmd == BUF_CMD_READ)
4609                 vmprot |= VM_PROT_WRITE;
4610
4611         while (addr < udata + bytes) {
4612                 /*
4613                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
4614                  * when reading stuff off device into memory.
4615                  *
4616                  * vm_fault_page*() returns a held VM page.
4617                  */
4618                 va = (addr >= udata) ? (vm_offset_t)addr : (vm_offset_t)udata;
4619                 va = trunc_page(va);
4620
4621                 m = vm_fault_page_quick(va, vmprot, &error);
4622                 if (m == NULL) {
4623                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
4624                             vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[i]);
4625                             bp->b_xio.xio_pages[i] = NULL;
4626                         }
4627                         return(-1);
4628                 }
4629                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = m;
4630                 addr += PAGE_SIZE;
4631                 ++pidx;
4632         }
4633
4634         /*
4635          * Map the page array and set the buffer fields to point to
4636          * the mapped data buffer.
4637          */
4638         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
4639                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
4640         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_xio.xio_pages, pidx);
4641
4642         bp->b_xio.xio_npages = pidx;
4643         bp->b_data = bp->b_kvabase + ((int)(intptr_t)udata & PAGE_MASK);
4644         bp->b_bcount = bytes;
4645         bp->b_bufsize = bytes;
4646         return(0);
4647 }
4648
4649 /*
4650  * vunmapbuf:
4651  *
4652  *      Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4653  *      We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4654  */
4655 void
4656 vunmapbuf(struct buf *bp)
4657 {
4658         int pidx;
4659         int npages;
4660
4661         KKASSERT(bp->b_flags & B_PAGING);
4662
4663         npages = bp->b_xio.xio_npages;
4664         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4665         for (pidx = 0; pidx < npages; ++pidx) {
4666                 vm_page_unhold(bp->b_xio.xio_pages[pidx]);
4667                 bp->b_xio.xio_pages[pidx] = NULL;
4668         }
4669         bp->b_xio.xio_npages = 0;
4670         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4671 }
4672
4673 /*
4674  * Scan all buffers in the system and issue the callback.
4675  */
4676 int
4677 scan_all_buffers(int (*callback)(struct buf *, void *), void *info)
4678 {
4679         int count = 0;
4680         int error;
4681         int n;
4682
4683         for (n = 0; n < nbuf; ++n) {
4684                 if ((error = callback(&buf[n], info)) < 0) {
4685                         count = error;
4686                         break;
4687                 }
4688                 count += error;
4689         }
4690         return (count);
4691 }
4692
4693 /*
4694  * nestiobuf_iodone: biodone callback for nested buffers and propagate
4695  * completion to the master buffer.
4696  */
4697 static void
4698 nestiobuf_iodone(struct bio *bio)
4699 {
4700         struct bio *mbio;
4701         struct buf *mbp, *bp;
4702         struct devstat *stats;
4703         int error;
4704         int donebytes;
4705
4706         bp = bio->bio_buf;
4707         mbio = bio->bio_caller_info1.ptr;
4708         stats = bio->bio_caller_info2.ptr;
4709         mbp = mbio->bio_buf;
4710
4711         KKASSERT(bp->b_bcount <= bp->b_bufsize);
4712         KKASSERT(mbp != bp);
4713
4714         error = bp->b_error;
4715         if (bp->b_error == 0 &&
4716             (bp->b_bcount < bp->b_bufsize || bp->b_resid > 0)) {
4717                 /*
4718                  * Not all got transfered, raise an error. We have no way to
4719                  * propagate these conditions to mbp.
4720                  */
4721                 error = EIO;
4722         }
4723
4724         donebytes = bp->b_bufsize;
4725
4726         relpbuf(bp, NULL);
4727
4728         nestiobuf_done(mbio, donebytes, error, stats);
4729 }
4730
4731 void
4732 nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats)
4733 {
4734         struct buf *mbp;
4735
4736         mbp = mbio->bio_buf;    
4737
4738         KKASSERT((int)(intptr_t)mbio->bio_driver_info > 0);
4739
4740         /*
4741          * If an error occured, propagate it to the master buffer.
4742          *
4743          * Several biodone()s may wind up running concurrently so
4744          * use an atomic op to adjust b_flags.
4745          */
4746         if (error) {
4747                 mbp->b_error = error;
4748                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4749         }
4750
4751         /*
4752          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4753          * I/O if this was the last bit.
4754          */
4755         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4756                 mbp->b_resid = 0;
4757                 if (stats)
4758                         devstat_end_transaction_buf(stats, mbp);
4759                 biodone(mbio);
4760         }
4761 }
4762
4763 /*
4764  * Initialize a nestiobuf for use.  Set an initial count of 1 to prevent
4765  * the mbio from being biodone()'d while we are still adding sub-bios to
4766  * it.
4767  */
4768 void
4769 nestiobuf_init(struct bio *bio)
4770 {
4771         bio->bio_driver_info = (void *)1;
4772 }
4773
4774 /*
4775  * The BIOs added to the nestedio have already been started, remove the
4776  * count that placeheld our mbio and biodone() it if the count would
4777  * transition to 0.
4778  */
4779 void
4780 nestiobuf_start(struct bio *mbio)
4781 {
4782         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4783
4784         /*
4785          * Decrement the operations in progress counter and terminate the
4786          * I/O if this was the last bit.
4787          */
4788         if (atomic_fetchadd_int((int *)&mbio->bio_driver_info, -1) == 1) {
4789                 if (mbp->b_flags & B_ERROR)
4790                         mbp->b_resid = mbp->b_bcount;
4791                 else
4792                         mbp->b_resid = 0;
4793                 biodone(mbio);
4794         }
4795 }
4796
4797 /*
4798  * Set an intermediate error prior to calling nestiobuf_start()
4799  */
4800 void
4801 nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error)
4802 {
4803         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4804
4805         if (error) {
4806                 mbp->b_error = error;
4807                 atomic_set_int(&mbp->b_flags, B_ERROR);
4808         }
4809 }
4810
4811 /*
4812  * nestiobuf_add: setup a "nested" buffer.
4813  *
4814  * => 'mbp' is a "master" buffer which is being divided into sub pieces.
4815  * => 'bp' should be a buffer allocated by getiobuf.
4816  * => 'offset' is a byte offset in the master buffer.
4817  * => 'size' is a size in bytes of this nested buffer.
4818  */
4819 void
4820 nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int offset, size_t size, struct devstat *stats)
4821 {
4822         struct buf *mbp = mbio->bio_buf;
4823         struct vnode *vp = mbp->b_vp;
4824
4825         KKASSERT(mbp->b_bcount >= offset + size);
4826
4827         atomic_add_int((int *)&mbio->bio_driver_info, 1);
4828
4829         /* kernel needs to own the lock for it to be released in biodone */
4830         BUF_KERNPROC(bp);
4831         bp->b_vp = vp;
4832         bp->b_cmd = mbp->b_cmd;
4833         bp->b_bio1.bio_done = nestiobuf_iodone;
4834         bp->b_data = (char *)mbp->b_data + offset;
4835         bp->b_resid = bp->b_bcount = size;
4836         bp->b_bufsize = bp->b_bcount;
4837
4838         bp->b_bio1.bio_track = NULL;
4839         bp->b_bio1.bio_caller_info1.ptr = mbio;
4840         bp->b_bio1.bio_caller_info2.ptr = stats;
4841 }
4842
4843 /*
4844  * print out statistics from the current status of the buffer pool
4845  * this can be toggeled by the system control option debug.syncprt
4846  */
4847 #ifdef DEBUG
4848 void
4849 vfs_bufstats(void)
4850 {
4851         int i, j, count;
4852         struct buf *bp;
4853         struct bqueues *dp;
4854         int counts[(MAXBSIZE / PAGE_SIZE) + 1];
4855         static char *bname[3] = { "LOCKED", "LRU", "AGE" };
4856
4857         for (dp = bufqueues, i = 0; dp < &bufqueues[3]; dp++, i++) {
4858                 count = 0;
4859                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4860                         counts[j] = 0;
4861
4862                 spin_lock(&bufqspin);
4863                 TAILQ_FOREACH(bp, dp, b_freelist) {
4864                         counts[bp->b_bufsize/PAGE_SIZE]++;
4865                         count++;
4866                 }
4867                 spin_unlock(&bufqspin);
4868
4869                 kprintf("%s: total-%d", bname[i], count);
4870                 for (j = 0; j <= MAXBSIZE/PAGE_SIZE; j++)
4871                         if (counts[j] != 0)
4872                                 kprintf(", %d-%d", j * PAGE_SIZE, counts[j]);
4873                 kprintf("\n");
4874         }
4875 }
4876 #endif
4877
4878 #ifdef DDB
4879
4880 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4881 {
4882         /* get args */
4883         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4884
4885         if (!have_addr) {
4886                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4887                 return;
4888         }
4889
4890         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4891         db_printf("b_cmd = %d\n", bp->b_cmd);
4892         db_printf("b_error = %d, b_bufsize = %d, b_bcount = %d, "
4893                   "b_resid = %d\n, b_data = %p, "
4894                   "bio_offset(disk) = %lld, bio_offset(phys) = %lld\n",
4895                   bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4896                   bp->b_data,
4897                   (long long)bp->b_bio2.bio_offset,
4898                   (long long)(bp->b_bio2.bio_next ?
4899                                 bp->b_bio2.bio_next->bio_offset : (off_t)-1));
4900         if (bp->b_xio.xio_npages) {
4901                 int i;
4902                 db_printf("b_xio.xio_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ",
4903                         bp->b_xio.xio_npages);
4904                 for (i = 0; i < bp->b_xio.xio_npages; i++) {
4905                         vm_page_t m;
4906                         m = bp->b_xio.xio_pages[i];
4907                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4908                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4909                         if ((i + 1) < bp->b_xio.xio_npages)
4910                                 db_printf(",");
4911                 }
4912                 db_printf("\n");
4913         }
4914 }
4915 #endif /* DDB */