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/lock.h>
  68 #include <sys/malloc.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_phys.h>
  87 #include <vm/vm_extern.h>
  88
  89 static int
  90 vm_contig_launder_page(vm_page_t m, vm_page_t *next)
  91 {
  92         vm_object_t object;
  93         vm_page_t m_tmp;
  94         struct vnode *vp;
  95         struct mount *mp;
  96         int vfslocked;
  97
  98         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
  99         object = m->object;
 100         if (!VM_OBJECT_TRYLOCK(object) &&
 101             !vm_pageout_fallback_object_lock(m, next)) {
 102                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 103                 return (EAGAIN);
 104         }
 105         if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "vpctw0")) {
 106                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 107                 vm_page_lock_queues();
 108                 return (EBUSY);
 109         }
 110         vm_page_test_dirty(m);
 111         if (m->dirty == 0 && m->hold_count == 0)
 112                 pmap_remove_all(m);
 113         if (m->dirty) {
 114                 if ((object->flags & OBJ_DEAD) != 0) {
 115                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 116                         return (EAGAIN);
 117                 }
 118                 if (object->type == OBJT_VNODE) {
 119                         vm_page_unlock_queues();
 120                         vp = object->handle;
 121                         vm_object_reference_locked(object);
 122                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 123                         (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 124                         vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(vp->v_mount);
 125                         vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 126                         VM_OBJECT_LOCK(object);
 127                         vm_object_page_clean(object, 0, 0, OBJPC_SYNC);
 128                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 129                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
 130                         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
 131                         vm_object_deallocate(object);
 132                         vn_finished_write(mp);
 133                         vm_page_lock_queues();
 134                         return (0);
 135                 } else if (object->type == OBJT_SWAP ||
 136                            object->type == OBJT_DEFAULT) {
 137                         m_tmp = m;
 138                         vm_pageout_flush(&m_tmp, 1, VM_PAGER_PUT_SYNC, 0,
 139                             NULL, NULL);
 140                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 141                         return (0);
 142                 }
 143         } else if (m->hold_count == 0)
 144                 vm_page_cache(m);
 145         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 146         return (0);
 147 }
 148
 149 static int
 150 vm_contig_launder(int queue, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high)
 151 {
 152         vm_page_t m, next;
 153         vm_paddr_t pa;
 154         int error;
 155
 156         TAILQ_FOREACH_SAFE(m, &vm_page_queues[queue].pl, pageq, next) {
 157
 158                 /* Skip marker pages */
 159                 if ((m->flags & PG_MARKER) != 0)
 160                         continue;
 161
 162                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
 163                 if (pa < low || pa + PAGE_SIZE > high)
 164                         continue;
 165
 166                 KASSERT(VM_PAGE_INQUEUE2(m, queue),
 167                     ("vm_contig_launder: page %p's queue is not %d", m, queue));
 168                 error = vm_contig_launder_page(m, &next);
 169                 if (error == 0)
 170                         return (TRUE);
 171                 if (error == EBUSY)
 172                         return (FALSE);
 173         }
 174         return (FALSE);
 175 }
 176
 177 /*
 178  *      Frees the given physically contiguous pages.
 179  *
 180  *      N.B.: Any pages with PG_ZERO set must, in fact, be zero filled.
 181  */
 182 static void
 183 vm_page_release_contig(vm_page_t m, vm_pindex_t count)
 184 {
 185
 186         while (count--) {
 187                 /* Leave PG_ZERO unchanged. */
 188                 vm_page_free_toq(m);
 189                 m++;
 190         }
 191 }
 192
 193 /*
 194  * Increase the number of cached pages.
 195  */
 196 void
 197 vm_contig_grow_cache(int tries, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high)
 198 {
 199         int actl, actmax, inactl, inactmax;
 200
 201         vm_page_lock_queues();
 202         inactl = 0;
 203         inactmax = tries < 1 ? 0 : cnt.v_inactive_count;
 204         actl = 0;
 205         actmax = tries < 2 ? 0 : cnt.v_active_count;
 206 again:
 207         if (inactl < inactmax && vm_contig_launder(PQ_INACTIVE, low, high)) {
 208                 inactl++;
 209                 goto again;
 210         }
 211         if (actl < actmax && vm_contig_launder(PQ_ACTIVE, low, high)) {
 212                 actl++;
 213                 goto again;
 214         }
 215         vm_page_unlock_queues();
 216 }
 217
 218 /*
 219  * Allocates a region from the kernel address map and pages within the
 220  * specified physical address range to the kernel object, creates a wired
 221  * mapping from the region to these pages, and returns the region's starting
 222  * virtual address.  The allocated pages are not necessarily physically
 223  * contiguous.  If M_ZERO is specified through the given flags, then the pages
 224  * are zeroed before they are mapped.
 225  */
 226 vm_offset_t
 227 kmem_alloc_attr(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 228     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 229 {
 230         vm_object_t object = kernel_object;
 231         vm_offset_t addr, i, offset;
 232         vm_page_t m;
 233         int tries;
 234
 235         size = round_page(size);
 236         vm_map_lock(map);
 237         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 238                 vm_map_unlock(map);
 239                 return (0);
 240         }
 241         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 242         vm_object_reference(object);
 243         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 244             VM_PROT_ALL, 0);
 245         VM_OBJECT_LOCK(object);
 246         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 247                 tries = 0;
 248 retry:
 249                 m = vm_phys_alloc_contig(1, low, high, PAGE_SIZE, 0);
 250                 if (m == NULL) {
 251                         if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 252                                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 253                                 vm_map_unlock(map);
 254                                 vm_contig_grow_cache(tries, low, high);
 255                                 vm_map_lock(map);
 256                                 VM_OBJECT_LOCK(object);
 257                                 tries++;
 258                                 goto retry;
 259                         }
 260                         while (i != 0) {
 261                                 i -= PAGE_SIZE;
 262                                 m = vm_page_lookup(object, OFF_TO_IDX(offset +
 263                                     i));
 264                                 vm_page_lock_queues();
 265                                 vm_page_free(m);
 266                                 vm_page_unlock_queues();
 267                         }
 268                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 269                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 270                         vm_map_unlock(map);
 271                         return (0);
 272                 }
 273                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
 274                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
 275                 vm_page_insert(m, object, OFF_TO_IDX(offset + i));
 276                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 277                         pmap_zero_page(m);
 278                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 279         }
 280         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 281         vm_map_unlock(map);
 282         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 283             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 284         return (addr);
 285 }
 286
 287 /*
 288  *      Allocates a region from the kernel address map, inserts the
 289  *      given physically contiguous pages into the kernel object,
 290  *      creates a wired mapping from the region to the pages, and
 291  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is
 292  *      specified through the given flags, then the pages are zeroed
 293  *      before they are mapped.
 294  */
 295 static vm_offset_t
 296 contigmapping(vm_map_t map, vm_size_t size, vm_page_t m, vm_memattr_t memattr,
 297     int flags)
 298 {
 299         vm_object_t object = kernel_object;
 300         vm_offset_t addr, tmp_addr;
 301
 302         vm_map_lock(map);
 303         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 304                 vm_map_unlock(map);
 305                 return (0);
 306         }
 307         vm_object_reference(object);
 308         vm_map_insert(map, object, addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 309             addr, addr + size, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 310         vm_map_unlock(map);
 311         VM_OBJECT_LOCK(object);
 312         for (tmp_addr = addr; tmp_addr < addr + size; tmp_addr += PAGE_SIZE) {
 313                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
 314                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
 315                 vm_page_insert(m, object,
 316                     OFF_TO_IDX(tmp_addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS));
 317                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 318                         pmap_zero_page(m);
 319                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 320                 m++;
 321         }
 322         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 323         vm_map_wire(map, addr, addr + size,
 324             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 325         return (addr);
 326 }
 327
 328 void *
 329 contigmalloc(
 330         unsigned long size,     /* should be size_t here and for malloc() */
 331         struct malloc_type *type,
 332         int flags,
 333         vm_paddr_t low,
 334         vm_paddr_t high,
 335         unsigned long alignment,
 336         unsigned long boundary)
 337 {
 338         void *ret;
 339
 340         ret = (void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, size, flags, low, high,
 341             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 342         if (ret != NULL)
 343                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 344         return (ret);
 345 }
 346
 347 vm_offset_t
 348 kmem_alloc_contig(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 349     vm_paddr_t high, unsigned long alignment, unsigned long boundary,
 350     vm_memattr_t memattr)
 351 {
 352         vm_offset_t ret;
 353         vm_page_t pages;
 354         unsigned long npgs;
 355         int tries;
 356
 357         size = round_page(size);
 358         npgs = size >> PAGE_SHIFT;
 359         tries = 0;
 360 retry:
 361         pages = vm_phys_alloc_contig(npgs, low, high, alignment, boundary);
 362         if (pages == NULL) {
 363                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 364                         vm_contig_grow_cache(tries, low, high);
 365                         tries++;
 366                         goto retry;
 367                 }
 368                 ret = 0;
 369         } else {
 370                 ret = contigmapping(map, size, pages, memattr, flags);
 371                 if (ret == 0)
 372                         vm_page_release_contig(pages, npgs);
 373         }
 374         return (ret);
 375 }
 376
 377 void
 378 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 379 {
 380
 381         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)addr, size);
 382         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 383 }