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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
  37  * $FreeBSD$
  38  */
  39
  40 /*
  41  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  42  * All rights reserved.
  43  *
  44  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  45  *
  46  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  47  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  48  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  49  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  50  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  51  *
  52  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  53  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  54  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  55  *
  56  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  57  *
  58  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  59  *  School of Computer Science
  60  *  Carnegie Mellon University
  61  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  62  *
  63  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  64  * rights to redistribute these changes.
  65  */
  66
  67 #include <sys/param.h>
  68 #include <sys/systm.h>
  69 #include <sys/lock.h>
  70 #include <sys/malloc.h>
  71 #include <sys/mutex.h>
  72 #include <sys/proc.h>
  73 #include <sys/vmmeter.h>
  74 #include <sys/vnode.h>
  75
  76 #include <vm/vm.h>
  77 #include <vm/vm_param.h>
  78 #include <vm/vm_kern.h>
  79 #include <vm/pmap.h>
  80 #include <vm/vm_map.h>
  81 #include <vm/vm_object.h>
  82 #include <vm/vm_page.h>
  83 #include <vm/vm_pageout.h>
  84 #include <vm/vm_pager.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86
  87 static int
  88 vm_contig_launder(int queue)
  89 {
  90         vm_object_t object;
  91         vm_page_t m, m_tmp, next;
  92
  93         for (m = TAILQ_FIRST(&vm_page_queues[queue].pl); m != NULL; m = next) {
  94                 next = TAILQ_NEXT(m, pageq);
  95                 KASSERT(m->queue == queue,
  96                     ("vm_contig_launder: page %p's queue is not %d", m, queue));
  97                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "vpctw0")) {
  98                         vm_page_lock_queues();
  99                         return (TRUE);
 100                 }
 101                 vm_page_test_dirty(m);
 102                 if (m->dirty) {
 103                         object = m->object;
 104                         if (object->type == OBJT_VNODE) {
 105                                 vm_page_unlock_queues();
 106                                 vn_lock(object->handle,
 107                                     LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY, curthread);
 108                                 vm_object_page_clean(object, 0, 0, OBJPC_SYNC);
 109                                 VOP_UNLOCK(object->handle, 0, curthread);
 110                                 vm_page_lock_queues();
 111                                 return (TRUE);
 112                         } else if (object->type == OBJT_SWAP ||
 113                                    object->type == OBJT_DEFAULT) {
 114                                 m_tmp = m;
 115                                 vm_pageout_flush(&m_tmp, 1, 0);
 116                                 return (TRUE);
 117                         }
 118                 } else if (m->busy == 0 && m->hold_count == 0)
 119                         vm_page_cache(m);
 120         }
 121         return (FALSE);
 122 }
 123
 124 /*
 125  * This interface is for merging with malloc() someday.
 126  * Even if we never implement compaction so that contiguous allocation
 127  * works after initialization time, malloc()'s data structures are good
 128  * for statistics and for allocations of less than a page.
 129  */
 130 static void *
 131 contigmalloc1(
 132         unsigned long size,     /* should be size_t here and for malloc() */
 133         struct malloc_type *type,
 134         int flags,
 135         unsigned long low,
 136         unsigned long high,
 137         unsigned long alignment,
 138         unsigned long boundary,
 139         vm_map_t map)
 140 {
 141         int i, s, start;
 142         vm_offset_t addr, phys, tmp_addr;
 143         int pass;
 144         vm_page_t pga = vm_page_array;
 145
 146         size = round_page(size);
 147         if (size == 0)
 148                 panic("contigmalloc1: size must not be 0");
 149         if ((alignment & (alignment - 1)) != 0)
 150                 panic("contigmalloc1: alignment must be a power of 2");
 151         if ((boundary & (boundary - 1)) != 0)
 152                 panic("contigmalloc1: boundary must be a power of 2");
 153
 154         start = 0;
 155         for (pass = 0; pass <= 1; pass++) {
 156                 s = splvm();
 157                 vm_page_lock_queues();
 158 again:
 159                 /*
 160                  * Find first page in array that is free, within range, aligned, and
 161                  * such that the boundary won't be crossed.
 162                  */
 163                 for (i = start; i < cnt.v_page_count; i++) {
 164                         int pqtype;
 165                         phys = VM_PAGE_TO_PHYS(&pga[i]);
 166                         pqtype = pga[i].queue - pga[i].pc;
 167                         if (((pqtype == PQ_FREE) || (pqtype == PQ_CACHE)) &&
 168                             (phys >= low) && (phys < high) &&
 169                             ((phys & (alignment - 1)) == 0) &&
 170                             (((phys ^ (phys + size - 1)) & ~(boundary - 1)) == 0))
 171                                 break;
 172                 }
 173
 174                 /*
 175                  * If the above failed or we will exceed the upper bound, fail.
 176                  */
 177                 if ((i == cnt.v_page_count) ||
 178                         ((VM_PAGE_TO_PHYS(&pga[i]) + size) > high)) {
 179 again1:
 180                         if (vm_contig_launder(PQ_INACTIVE))
 181                                 goto again1;
 182                         if (vm_contig_launder(PQ_ACTIVE))
 183                                 goto again1;
 184                         vm_page_unlock_queues();
 185                         splx(s);
 186                         continue;
 187                 }
 188                 start = i;
 189
 190                 /*
 191                  * Check successive pages for contiguous and free.
 192                  */
 193                 for (i = start + 1; i < (start + size / PAGE_SIZE); i++) {
 194                         int pqtype;
 195                         pqtype = pga[i].queue - pga[i].pc;
 196                         if ((VM_PAGE_TO_PHYS(&pga[i]) !=
 197                             (VM_PAGE_TO_PHYS(&pga[i - 1]) + PAGE_SIZE)) ||
 198                             ((pqtype != PQ_FREE) && (pqtype != PQ_CACHE))) {
 199                                 start++;
 200                                 goto again;
 201                         }
 202                 }
 203                 for (i = start; i < (start + size / PAGE_SIZE); i++) {
 204                         vm_page_t m = &pga[i];
 205
 206                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
 207                                 vm_page_busy(m);
 208                                 vm_page_free(m);
 209                         }
 210                         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
 211                         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
 212                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 213                         if (m->flags & PG_ZERO)
 214                                 vm_page_zero_count--;
 215                         m->flags = 0;
 216                         KASSERT(m->dirty == 0, ("contigmalloc1: page %p was dirty", m));
 217                         m->wire_count = 0;
 218                         m->busy = 0;
 219                         m->object = NULL;
 220                         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
 221                 }
 222                 vm_page_unlock_queues();
 223                 /*
 224                  * We've found a contiguous chunk that meets are requirements.
 225                  * Allocate kernel VM, unfree and assign the physical pages to it and
 226                  * return kernel VM pointer.
 227                  */
 228                 vm_map_lock(map);
 229                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr) !=
 230                     KERN_SUCCESS) {
 231                         /*
 232                          * XXX We almost never run out of kernel virtual
 233                          * space, so we don't make the allocated memory
 234                          * above available.
 235                          */
 236                         vm_map_unlock(map);
 237                         splx(s);
 238                         return (NULL);
 239                 }
 240                 vm_object_reference(kernel_object);
 241                 vm_map_insert(map, kernel_object, addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 242                     addr, addr + size, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 243                 vm_map_unlock(map);
 244
 245                 tmp_addr = addr;
 246                 for (i = start; i < (start + size / PAGE_SIZE); i++) {
 247                         vm_page_t m = &pga[i];
 248                         vm_page_insert(m, kernel_object,
 249                                 OFF_TO_IDX(tmp_addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS));
 250                         tmp_addr += PAGE_SIZE;
 251                 }
 252                 vm_map_wire(map, addr, addr + size, FALSE);
 253
 254                 splx(s);
 255                 return ((void *)addr);
 256         }
 257         return NULL;
 258 }
 259
 260 void *
 261 contigmalloc(
 262         unsigned long size,     /* should be size_t here and for malloc() */
 263         struct malloc_type *type,
 264         int flags,
 265         unsigned long low,
 266         unsigned long high,
 267         unsigned long alignment,
 268         unsigned long boundary)
 269 {
 270         void * ret;
 271
 272         GIANT_REQUIRED;
 273         ret = contigmalloc1(size, type, flags, low, high, alignment, boundary,
 274                              kernel_map);
 275         return (ret);
 276
 277 }
 278
 279 void
 280 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 281 {
 282         GIANT_REQUIRED;
 283         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)addr, size);
 284 }
 285
 286 vm_offset_t
 287 vm_page_alloc_contig(
 288         vm_offset_t size,
 289         vm_offset_t low,
 290         vm_offset_t high,
 291         vm_offset_t alignment)
 292 {
 293         vm_offset_t ret;
 294
 295         GIANT_REQUIRED;
 296         ret = ((vm_offset_t)contigmalloc1(size, M_DEVBUF, M_NOWAIT, low, high,
 297                                           alignment, 0ul, kernel_map));
 298         return (ret);
 299
 300 }
 301