sys/vm/vm_contig.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
  33  */
  34
  35 /*-
  36  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  37  * All rights reserved.
  38  *
  39  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  40  *
  41  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  42  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  43  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  44  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  45  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  46  *
  47  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  48  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  49  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  50  *
  51  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  52  *
  53  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  54  *  School of Computer Science
  55  *  Carnegie Mellon University
  56  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  57  *
  58  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  59  * rights to redistribute these changes.
  60  */
  61
  62 #include <sys/cdefs.h>
  63 __FBSDID("$FreeBSD$");
  64
  65 #include <sys/param.h>
  66 #include <sys/systm.h>
  67 #include <sys/eventhandler.h>
  68 #include <sys/lock.h>
  69 #include <sys/mount.h>
  70 #include <sys/mutex.h>
  71 #include <sys/proc.h>
  72 #include <sys/kernel.h>
  73 #include <sys/sysctl.h>
  74 #include <sys/vmmeter.h>
  75 #include <sys/vnode.h>
  76
  77 #include <vm/vm.h>
  78 #include <vm/vm_param.h>
  79 #include <vm/vm_kern.h>
  80 #include <vm/pmap.h>
  81 #include <vm/vm_map.h>
  82 #include <vm/vm_object.h>
  83 #include <vm/vm_page.h>
  84 #include <vm/vm_pageout.h>
  85 #include <vm/vm_pager.h>
  86 #include <vm/vm_extern.h>
  87
  88 static int
  89 vm_contig_launder_page(vm_page_t m, vm_page_t *next, int tries)
  90 {
  91         vm_object_t object;
  92         vm_page_t m_tmp;
  93         struct vnode *vp;
  94         struct mount *mp;
  95         int vfslocked;
  96
  97         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
  98         if (!vm_pageout_page_lock(m, next) || m->hold_count != 0) {
  99                 vm_page_unlock(m);
 100                 return (EAGAIN);
 101         }
 102         object = m->object;
 103         if (!VM_OBJECT_TRYLOCK(object) &&
 104             (!vm_pageout_fallback_object_lock(m, next) || m->hold_count != 0)) {
 105                 vm_page_unlock(m);
 106                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 107                 return (EAGAIN);
 108         }
 109         if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0 || m->busy != 0) {
 110                 if (tries == 0) {
 111                         vm_page_unlock(m);
 112                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 113                         return (EAGAIN);
 114                 }
 115                 vm_page_sleep(m, "vpctw0");
 116                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 117                 vm_page_lock_queues();
 118                 return (EBUSY);
 119         }
 120         vm_page_test_dirty(m);
 121         if (m->dirty == 0)
 122                 pmap_remove_all(m);
 123         if (m->dirty != 0) {
 124                 vm_page_unlock(m);
 125                 if (tries == 0 || (object->flags & OBJ_DEAD) != 0) {
 126                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 127                         return (EAGAIN);
 128                 }
 129                 if (object->type == OBJT_VNODE) {
 130                         vm_page_unlock_queues();
 131                         vp = object->handle;
 132                         vm_object_reference_locked(object);
 133                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 134                         (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 135                         vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(vp->v_mount);
 136                         vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 137                         VM_OBJECT_LOCK(object);
 138                         vm_object_page_clean(object, 0, 0, OBJPC_SYNC);
 139                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 140                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
 141                         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
 142                         vm_object_deallocate(object);
 143                         vn_finished_write(mp);
 144                         vm_page_lock_queues();
 145                         return (0);
 146                 } else if (object->type == OBJT_SWAP ||
 147                            object->type == OBJT_DEFAULT) {
 148                         vm_page_unlock_queues();
 149                         m_tmp = m;
 150                         vm_pageout_flush(&m_tmp, 1, VM_PAGER_PUT_SYNC, 0,
 151                             NULL, NULL);
 152                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 153                         vm_page_lock_queues();
 154                         return (0);
 155                 }
 156         } else {
 157                 vm_page_cache(m);
 158                 vm_page_unlock(m);
 159         }
 160         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 161         return (EAGAIN);
 162 }
 163
 164 static int
 165 vm_contig_launder(int queue, int tries, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high)
 166 {
 167         vm_page_t m, next;
 168         vm_paddr_t pa;
 169         int error;
 170
 171         TAILQ_FOREACH_SAFE(m, &vm_page_queues[queue].pl, pageq, next) {
 172                 KASSERT(m->queue == queue,
 173                     ("vm_contig_launder: page %p's queue is not %d", m, queue));
 174                 if ((m->flags & PG_MARKER) != 0)
 175                         continue;
 176                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
 177                 if (pa < low || pa + PAGE_SIZE > high)
 178                         continue;
 179                 error = vm_contig_launder_page(m, &next, tries);
 180                 if (error == 0)
 181                         return (TRUE);
 182                 if (error == EBUSY)
 183                         return (FALSE);
 184         }
 185         return (FALSE);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * Increase the number of cached pages.  The specified value, "tries",
 190  * determines which categories of pages are cached:
 191  *
 192  *  0: All clean, inactive pages within the specified physical address range
 193  *     are cached.  Will not sleep.
 194  *  1: The vm_lowmem handlers are called.  All inactive pages within
 195  *     the specified physical address range are cached.  May sleep.
 196  *  2: The vm_lowmem handlers are called.  All inactive and active pages
 197  *     within the specified physical address range are cached.  May sleep.
 198  */
 199 void
 200 vm_contig_grow_cache(int tries, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high)
 201 {
 202         int actl, actmax, inactl, inactmax;
 203
 204         if (tries > 0) {
 205                 /*
 206                  * Decrease registered cache sizes.  The vm_lowmem handlers
 207                  * may acquire locks and/or sleep, so they can only be invoked
 208                  * when "tries" is greater than zero.
 209                  */
 210                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, 0);
 211
 212                 /*
 213                  * We do this explicitly after the caches have been drained
 214                  * above.
 215                  */
 216                 uma_reclaim();
 217         }
 218         vm_page_lock_queues();
 219         inactl = 0;
 220         inactmax = cnt.v_inactive_count;
 221         actl = 0;
 222         actmax = tries < 2 ? 0 : cnt.v_active_count;
 223 again:
 224         if (inactl < inactmax && vm_contig_launder(PQ_INACTIVE, tries, low,
 225             high)) {
 226                 inactl++;
 227                 goto again;
 228         }
 229         if (actl < actmax && vm_contig_launder(PQ_ACTIVE, tries, low, high)) {
 230                 actl++;
 231                 goto again;
 232         }
 233         vm_page_unlock_queues();
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Allocates a region from the kernel address map and pages within the
 238  * specified physical address range to the kernel object, creates a wired
 239  * mapping from the region to these pages, and returns the region's starting
 240  * virtual address.  The allocated pages are not necessarily physically
 241  * contiguous.  If M_ZERO is specified through the given flags, then the pages
 242  * are zeroed before they are mapped.
 243  */
 244 vm_offset_t
 245 kmem_alloc_attr(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 246     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 247 {
 248         vm_object_t object = kernel_object;
 249         vm_offset_t addr;
 250         vm_ooffset_t end_offset, offset;
 251         vm_page_t m;
 252         int pflags, tries;
 253
 254         size = round_page(size);
 255         vm_map_lock(map);
 256         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 257                 vm_map_unlock(map);
 258                 return (0);
 259         }
 260         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 261         vm_object_reference(object);
 262         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 263             VM_PROT_ALL, 0);
 264         if ((flags & (M_NOWAIT | M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
 265                 pflags = VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOBUSY;
 266         else
 267                 pflags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOBUSY;
 268         if (flags & M_ZERO)
 269                 pflags |= VM_ALLOC_ZERO;
 270         VM_OBJECT_LOCK(object);
 271         end_offset = offset + size;
 272         for (; offset < end_offset; offset += PAGE_SIZE) {
 273                 tries = 0;
 274 retry:
 275                 m = vm_page_alloc_contig(object, OFF_TO_IDX(offset), pflags, 1,
 276                     low, high, PAGE_SIZE, 0, memattr);
 277                 if (m == NULL) {
 278                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 279                         if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 280                                 vm_map_unlock(map);
 281                                 vm_contig_grow_cache(tries, low, high);
 282                                 vm_map_lock(map);
 283                                 VM_OBJECT_LOCK(object);
 284                                 tries++;
 285                                 goto retry;
 286                         }
 287                         /*
 288                          * Since the pages that were allocated by any previous
 289                          * iterations of this loop are not busy, they can be
 290                          * freed by vm_object_page_remove(), which is called
 291                          * by vm_map_delete().
 292                          */
 293                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 294                         vm_map_unlock(map);
 295                         return (0);
 296                 }
 297                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 298                         pmap_zero_page(m);
 299                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 300         }
 301         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 302         vm_map_unlock(map);
 303         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 304             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 305         return (addr);
 306 }
 307
 308 /*
 309  *      Allocates a region from the kernel address map, inserts the
 310  *      given physically contiguous pages into the kernel object,
 311  *      creates a wired mapping from the region to the pages, and
 312  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is
 313  *      specified through the given flags, then the pages are zeroed
 314  *      before they are mapped.
 315  */
 316 vm_offset_t
 317 kmem_alloc_contig(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 318     vm_paddr_t high, u_long alignment, u_long boundary,
 319     vm_memattr_t memattr)
 320 {
 321         vm_object_t object = kernel_object;
 322         vm_offset_t addr;
 323         vm_ooffset_t offset;
 324         vm_page_t end_m, m;
 325         int pflags, tries;
 326
 327         size = round_page(size);
 328         vm_map_lock(map);
 329         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 330                 vm_map_unlock(map);
 331                 return (0);
 332         }
 333         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 334         vm_object_reference(object);
 335         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 336             VM_PROT_ALL, 0);
 337         if ((flags & (M_NOWAIT | M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
 338                 pflags = VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOBUSY;
 339         else
 340                 pflags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOBUSY;
 341         if (flags & M_ZERO)
 342                 pflags |= VM_ALLOC_ZERO;
 343         VM_OBJECT_LOCK(object);
 344         tries = 0;
 345 retry:
 346         m = vm_page_alloc_contig(object, OFF_TO_IDX(offset), pflags,
 347             atop(size), low, high, alignment, boundary, memattr);
 348         if (m == NULL) {
 349                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 350                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 351                         vm_map_unlock(map);
 352                         vm_contig_grow_cache(tries, low, high);
 353                         vm_map_lock(map);
 354                         VM_OBJECT_LOCK(object);
 355                         tries++;
 356                         goto retry;
 357                 }
 358                 vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 359                 vm_map_unlock(map);
 360                 return (0);
 361         }
 362         end_m = m + atop(size);
 363         for (; m < end_m; m++) {
 364                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 365                         pmap_zero_page(m);
 366                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 367         }
 368         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 369         vm_map_unlock(map);
 370         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 371             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 372         return (addr);
 373 }