sys/vm/vm_glue.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  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_glue.c     8.6 (Berkeley) 1/5/94
  33  *
  34  *
  35  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  36  * All rights reserved.
  37  *
  38  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  39  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  40  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  41  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  42  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  43  *
  44  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  45  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  46  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  47  *
  48  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  49  *
  50  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  51  *  School of Computer Science
  52  *  Carnegie Mellon University
  53  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  54  *
  55  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  56  * rights to redistribute these changes.
  57  */
  58
  59 #include <sys/cdefs.h>
  60 __FBSDID("$FreeBSD$");
  61
  62 #include "opt_vm.h"
  63 #include "opt_kstack_pages.h"
  64 #include "opt_kstack_max_pages.h"
  65
  66 #include <sys/param.h>
  67 #include <sys/systm.h>
  68 #include <sys/limits.h>
  69 #include <sys/lock.h>
  70 #include <sys/mutex.h>
  71 #include <sys/proc.h>
  72 #include <sys/resourcevar.h>
  73 #include <sys/sched.h>
  74 #include <sys/sf_buf.h>
  75 #include <sys/shm.h>
  76 #include <sys/vmmeter.h>
  77 #include <sys/sx.h>
  78 #include <sys/sysctl.h>
  79
  80 #include <sys/eventhandler.h>
  81 #include <sys/kernel.h>
  82 #include <sys/ktr.h>
  83 #include <sys/unistd.h>
  84
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #include <vm/vm_param.h>
  87 #include <vm/pmap.h>
  88 #include <vm/vm_map.h>
  89 #include <vm/vm_page.h>
  90 #include <vm/vm_pageout.h>
  91 #include <vm/vm_object.h>
  92 #include <vm/vm_kern.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_pager.h>
  95 #include <vm/swap_pager.h>
  96
  97 extern int maxslp;
  98
  99 /*
 100  * System initialization
 101  *
 102  * Note: proc0 from proc.h
 103  */
 104 static void vm_init_limits(void *);
 105 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0);
 106
 107 #ifndef NO_SWAPPING
 108 static int swapout(struct proc *);
 109 static void swapclear(struct proc *);
 110 #endif
 111
 112 /*
 113  * MPSAFE
 114  *
 115  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 116  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 117  * contents of the memory is actually readable or writable.  In most cases
 118  * just checking the vm_map_entry is sufficient within the kernel's address
 119  * space.
 120  */
 121 int
 122 kernacc(addr, len, rw)
 123         void *addr;
 124         int len, rw;
 125 {
 126         boolean_t rv;
 127         vm_offset_t saddr, eaddr;
 128         vm_prot_t prot;
 129
 130         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 131             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 132
 133         if ((vm_offset_t)addr + len > kernel_map->max_offset ||
 134             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr)
 135                 return (FALSE);
 136
 137         prot = rw;
 138         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 139         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 140         vm_map_lock_read(kernel_map);
 141         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 142         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 143         return (rv == TRUE);
 144 }
 145
 146 /*
 147  * MPSAFE
 148  *
 149  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 150  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 151  * contents of the memory is actually readable or writable.  vmapbuf(),
 152  * vm_fault_quick(), or copyin()/copout()/su*()/fu*() functions should be
 153  * used in conjuction with this call.
 154  */
 155 int
 156 useracc(addr, len, rw)
 157         void *addr;
 158         int len, rw;
 159 {
 160         boolean_t rv;
 161         vm_prot_t prot;
 162         vm_map_t map;
 163
 164         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 165             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 166         prot = rw;
 167         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 168         if ((vm_offset_t)addr + len > vm_map_max(map) ||
 169             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr) {
 170                 return (FALSE);
 171         }
 172         vm_map_lock_read(map);
 173         rv = vm_map_check_protection(map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 174             round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 175         vm_map_unlock_read(map);
 176         return (rv == TRUE);
 177 }
 178
 179 int
 180 vslock(void *addr, size_t len)
 181 {
 182         vm_offset_t end, last, start;
 183         vm_size_t npages;
 184         int error;
 185
 186         last = (vm_offset_t)addr + len;
 187         start = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 188         end = round_page(last);
 189         if (last < (vm_offset_t)addr || end < (vm_offset_t)addr)
 190                 return (EINVAL);
 191         npages = atop(end - start);
 192         if (npages > vm_page_max_wired)
 193                 return (ENOMEM);
 194 #if 0
 195         /*
 196          * XXX - not yet
 197          *
 198          * The limit for transient usage of wired pages should be
 199          * larger than for "permanent" wired pages (mlock()).
 200          *
 201          * Also, the sysctl code, which is the only present user
 202          * of vslock(), does a hard loop on EAGAIN.
 203          */
 204         if (npages + cnt.v_wire_count > vm_page_max_wired)
 205                 return (EAGAIN);
 206 #endif
 207         error = vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, start, end,
 208             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 209         /*
 210          * Return EFAULT on error to match copy{in,out}() behaviour
 211          * rather than returning ENOMEM like mlock() would.
 212          */
 213         return (error == KERN_SUCCESS ? 0 : EFAULT);
 214 }
 215
 216 void
 217 vsunlock(void *addr, size_t len)
 218 {
 219
 220         /* Rely on the parameter sanity checks performed by vslock(). */
 221         (void)vm_map_unwire(&curproc->p_vmspace->vm_map,
 222             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
 223             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 224 }
 225
 226 /*
 227  * Pin the page contained within the given object at the given offset.  If the
 228  * page is not resident, allocate and load it using the given object's pager.
 229  * Return the pinned page if successful; otherwise, return NULL.
 230  */
 231 static vm_page_t
 232 vm_imgact_hold_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 233 {
 234         vm_page_t m, ma[1];
 235         vm_pindex_t pindex;
 236         int rv;
 237
 238         VM_OBJECT_LOCK(object);
 239         pindex = OFF_TO_IDX(offset);
 240         m = vm_page_grab(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 241         if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 242                 ma[0] = m;
 243                 rv = vm_pager_get_pages(object, ma, 1, 0);
 244                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
 245                 if (m == NULL)
 246                         goto out;
 247                 if (rv != VM_PAGER_OK) {
 248                         vm_page_lock_queues();
 249                         vm_page_free(m);
 250                         vm_page_unlock_queues();
 251                         m = NULL;
 252                         goto out;
 253                 }
 254         }
 255         vm_page_lock_queues();
 256         vm_page_hold(m);
 257         vm_page_unlock_queues();
 258         vm_page_wakeup(m);
 259 out:
 260         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 261         return (m);
 262 }
 263
 264 /*
 265  * Return a CPU private mapping to the page at the given offset within the
 266  * given object.  The page is pinned before it is mapped.
 267  */
 268 struct sf_buf *
 269 vm_imgact_map_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 270 {
 271         vm_page_t m;
 272
 273         m = vm_imgact_hold_page(object, offset);
 274         if (m == NULL)
 275                 return (NULL);
 276         sched_pin();
 277         return (sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE));
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Destroy the given CPU private mapping and unpin the page that it mapped.
 282  */
 283 void
 284 vm_imgact_unmap_page(struct sf_buf *sf)
 285 {
 286         vm_page_t m;
 287
 288         m = sf_buf_page(sf);
 289         sf_buf_free(sf);
 290         sched_unpin();
 291         vm_page_lock_queues();
 292         vm_page_unhold(m);
 293         vm_page_unlock_queues();
 294 }
 295
 296 void
 297 vm_sync_icache(vm_map_t map, vm_offset_t va, vm_offset_t sz)
 298 {
 299
 300         pmap_sync_icache(map->pmap, va, sz);
 301 }
 302
 303 struct kstack_cache_entry {
 304         vm_object_t ksobj;
 305         struct kstack_cache_entry *next_ks_entry;
 306 };
 307
 308 static struct kstack_cache_entry *kstack_cache;
 309 static int kstack_cache_size = 128;
 310 static int kstacks;
 311 static struct mtx kstack_cache_mtx;
 312 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, kstack_cache_size, CTLFLAG_RW, &kstack_cache_size, 0,
 313     "");
 314 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, kstacks, CTLFLAG_RD, &kstacks, 0,
 315     "");
 316
 317 #ifndef KSTACK_MAX_PAGES
 318 #define KSTACK_MAX_PAGES 32
 319 #endif
 320
 321 /*
 322  * Create the kernel stack (including pcb for i386) for a new thread.
 323  * This routine directly affects the fork perf for a process and
 324  * create performance for a thread.
 325  */
 326 int
 327 vm_thread_new(struct thread *td, int pages)
 328 {
 329         vm_object_t ksobj;
 330         vm_offset_t ks;
 331         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 332         struct kstack_cache_entry *ks_ce;
 333         int i;
 334
 335         /* Bounds check */
 336         if (pages <= 1)
 337                 pages = KSTACK_PAGES;
 338         else if (pages > KSTACK_MAX_PAGES)
 339                 pages = KSTACK_MAX_PAGES;
 340
 341         if (pages == KSTACK_PAGES) {
 342                 mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 343                 if (kstack_cache != NULL) {
 344                         ks_ce = kstack_cache;
 345                         kstack_cache = ks_ce->next_ks_entry;
 346                         mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 347
 348                         td->td_kstack_obj = ks_ce->ksobj;
 349                         td->td_kstack = (vm_offset_t)ks_ce;
 350                         td->td_kstack_pages = KSTACK_PAGES;
 351                         return (1);
 352                 }
 353                 mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 354         }
 355
 356         /*
 357          * Allocate an object for the kstack.
 358          */
 359         ksobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, pages);
 360
 361         /*
 362          * Get a kernel virtual address for this thread's kstack.
 363          */
 364 #if defined(__mips__)
 365         /*
 366          * We need to align the kstack's mapped address to fit within
 367          * a single TLB entry.
 368          */
 369         ks = kmem_alloc_nofault_space(kernel_map,
 370             (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE, VMFS_TLB_ALIGNED_SPACE);
 371 #else
 372         ks = kmem_alloc_nofault(kernel_map,
 373            (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 374 #endif
 375         if (ks == 0) {
 376                 printf("vm_thread_new: kstack allocation failed\n");
 377                 vm_object_deallocate(ksobj);
 378                 return (0);
 379         }
 380
 381         atomic_add_int(&kstacks, 1);
 382         if (KSTACK_GUARD_PAGES != 0) {
 383                 pmap_qremove(ks, KSTACK_GUARD_PAGES);
 384                 ks += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 385         }
 386         td->td_kstack_obj = ksobj;
 387         td->td_kstack = ks;
 388         /*
 389          * Knowing the number of pages allocated is useful when you
 390          * want to deallocate them.
 391          */
 392         td->td_kstack_pages = pages;
 393         /*
 394          * For the length of the stack, link in a real page of ram for each
 395          * page of stack.
 396          */
 397         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 398         for (i = 0; i < pages; i++) {
 399                 /*
 400                  * Get a kernel stack page.
 401                  */
 402                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NOBUSY |
 403                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_WIRED);
 404                 ma[i] = m;
 405                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 406         }
 407         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 408         pmap_qenter(ks, ma, pages);
 409         return (1);
 410 }
 411
 412 static void
 413 vm_thread_stack_dispose(vm_object_t ksobj, vm_offset_t ks, int pages)
 414 {
 415         vm_page_t m;
 416         int i;
 417
 418         atomic_add_int(&kstacks, -1);
 419         pmap_qremove(ks, pages);
 420         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 421         for (i = 0; i < pages; i++) {
 422                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 423                 if (m == NULL)
 424                         panic("vm_thread_dispose: kstack already missing?");
 425                 vm_page_lock_queues();
 426                 vm_page_unwire(m, 0);
 427                 vm_page_free(m);
 428                 vm_page_unlock_queues();
 429         }
 430         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 431         vm_object_deallocate(ksobj);
 432         kmem_free(kernel_map, ks - (KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE),
 433             (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Dispose of a thread's kernel stack.
 438  */
 439 void
 440 vm_thread_dispose(struct thread *td)
 441 {
 442         vm_object_t ksobj;
 443         vm_offset_t ks;
 444         struct kstack_cache_entry *ks_ce;
 445         int pages;
 446
 447         pages = td->td_kstack_pages;
 448         ksobj = td->td_kstack_obj;
 449         ks = td->td_kstack;
 450         td->td_kstack = 0;
 451         td->td_kstack_pages = 0;
 452         if (pages == KSTACK_PAGES && kstacks <= kstack_cache_size) {
 453                 ks_ce = (struct kstack_cache_entry *)ks;
 454                 ks_ce->ksobj = ksobj;
 455                 mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 456                 ks_ce->next_ks_entry = kstack_cache;
 457                 kstack_cache = ks_ce;
 458                 mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 459                 return;
 460         }
 461         vm_thread_stack_dispose(ksobj, ks, pages);
 462 }
 463
 464 static void
 465 vm_thread_stack_lowmem(void *nulll)
 466 {
 467         struct kstack_cache_entry *ks_ce, *ks_ce1;
 468
 469         mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 470         ks_ce = kstack_cache;
 471         kstack_cache = NULL;
 472         mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 473
 474         while (ks_ce != NULL) {
 475                 ks_ce1 = ks_ce;
 476                 ks_ce = ks_ce->next_ks_entry;
 477
 478                 vm_thread_stack_dispose(ks_ce1->ksobj, (vm_offset_t)ks_ce1,
 479                     KSTACK_PAGES);
 480         }
 481 }
 482
 483 static void
 484 kstack_cache_init(void *nulll)
 485 {
 486
 487         EVENTHANDLER_REGISTER(vm_lowmem, vm_thread_stack_lowmem, NULL,
 488             EVENTHANDLER_PRI_ANY);
 489 }
 490
 491 MTX_SYSINIT(kstack_cache, &kstack_cache_mtx, "kstkch", MTX_DEF);
 492 SYSINIT(vm_kstacks, SI_SUB_KTHREAD_INIT, SI_ORDER_ANY, kstack_cache_init, NULL);
 493
 494 /*
 495  * Allow a thread's kernel stack to be paged out.
 496  */
 497 void
 498 vm_thread_swapout(struct thread *td)
 499 {
 500         vm_object_t ksobj;
 501         vm_page_t m;
 502         int i, pages;
 503
 504         cpu_thread_swapout(td);
 505         pages = td->td_kstack_pages;
 506         ksobj = td->td_kstack_obj;
 507         pmap_qremove(td->td_kstack, pages);
 508         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 509         for (i = 0; i < pages; i++) {
 510                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 511                 if (m == NULL)
 512                         panic("vm_thread_swapout: kstack already missing?");
 513                 vm_page_lock_queues();
 514                 vm_page_dirty(m);
 515                 vm_page_unwire(m, 0);
 516                 vm_page_unlock_queues();
 517         }
 518         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Bring the kernel stack for a specified thread back in.
 523  */
 524 void
 525 vm_thread_swapin(struct thread *td)
 526 {
 527         vm_object_t ksobj;
 528         vm_page_t ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 529         int i, j, k, pages, rv;
 530
 531         pages = td->td_kstack_pages;
 532         ksobj = td->td_kstack_obj;
 533         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 534         for (i = 0; i < pages; i++)
 535                 ma[i] = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
 536                     VM_ALLOC_WIRED);
 537         for (i = 0; i < pages; i++) {
 538                 if (ma[i]->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 539                         KASSERT(ma[i]->oflags & VPO_BUSY,
 540                             ("lost busy 1"));
 541                         vm_object_pip_add(ksobj, 1);
 542                         for (j = i + 1; j < pages; j++) {
 543                                 KASSERT(ma[j]->valid == VM_PAGE_BITS_ALL ||
 544                                     (ma[j]->oflags & VPO_BUSY),
 545                                     ("lost busy 2"));
 546                                 if (ma[j]->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
 547                                         break;
 548                         }
 549                         rv = vm_pager_get_pages(ksobj, ma + i, j - i, 0);
 550                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 551         panic("vm_thread_swapin: cannot get kstack for proc: %d",
 552                                     td->td_proc->p_pid);
 553                         vm_object_pip_wakeup(ksobj);
 554                         for (k = i; k < j; k++)
 555                                 ma[k] = vm_page_lookup(ksobj, k);
 556                         vm_page_wakeup(ma[i]);
 557                 } else if (ma[i]->oflags & VPO_BUSY)
 558                         vm_page_wakeup(ma[i]);
 559         }
 560         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 561         pmap_qenter(td->td_kstack, ma, pages);
 562         cpu_thread_swapin(td);
 563 }
 564
 565 /*
 566  * Implement fork's actions on an address space.
 567  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 568  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 569  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 570  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 571  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 572  */
 573 int
 574 vm_forkproc(td, p2, td2, vm2, flags)
 575         struct thread *td;
 576         struct proc *p2;
 577         struct thread *td2;
 578         struct vmspace *vm2;
 579         int flags;
 580 {
 581         struct proc *p1 = td->td_proc;
 582         int error;
 583
 584         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 585                 /*
 586                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 587                  * this changes shared memory amongst threads, into
 588                  * COW locally.
 589                  */
 590                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 591                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 592                                 error = vmspace_unshare(p1);
 593                                 if (error)
 594                                         return (error);
 595                         }
 596                 }
 597                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 598                 return (0);
 599         }
 600
 601         if (flags & RFMEM) {
 602                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 603                 atomic_add_int(&p1->p_vmspace->vm_refcnt, 1);
 604         }
 605
 606         while (vm_page_count_severe()) {
 607                 VM_WAIT;
 608         }
 609
 610         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 611                 p2->p_vmspace = vm2;
 612                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 613                         shmfork(p1, p2);
 614         }
 615
 616         /*
 617          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 618          * and make the child ready to run.
 619          */
 620         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 621         return (0);
 622 }
 623
 624 /*
 625  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 626  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 627  * the process was still executing.
 628  */
 629 void
 630 vm_waitproc(p)
 631         struct proc *p;
 632 {
 633
 634         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
 635 }
 636
 637 /*
 638  * Set default limits for VM system.
 639  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 640  *
 641  * XXX should probably act directly on proc0.
 642  */
 643 static void
 644 vm_init_limits(udata)
 645         void *udata;
 646 {
 647         struct proc *p = udata;
 648         struct plimit *limp;
 649         int rss_limit;
 650
 651         /*
 652          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 653          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 654          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 655          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 656          * and reduces thrashing of the object cache.
 657          */
 658         limp = p->p_limit;
 659         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 660         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 661         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 662         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 663         /* limit the limit to no less than 2MB */
 664         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 665         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 666         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 667 }
 668
 669 void
 670 faultin(p)
 671         struct proc *p;
 672 {
 673 #ifdef NO_SWAPPING
 674
 675         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 676         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0)
 677                 panic("faultin: proc swapped out with NO_SWAPPING!");
 678 #else /* !NO_SWAPPING */
 679         struct thread *td;
 680
 681         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 682         /*
 683          * If another process is swapping in this process,
 684          * just wait until it finishes.
 685          */
 686         if (p->p_flag & P_SWAPPINGIN) {
 687                 while (p->p_flag & P_SWAPPINGIN)
 688                         msleep(&p->p_flag, &p->p_mtx, PVM, "faultin", 0);
 689                 return;
 690         }
 691         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 692                 /*
 693                  * Don't let another thread swap process p out while we are
 694                  * busy swapping it in.
 695                  */
 696                 ++p->p_lock;
 697                 p->p_flag |= P_SWAPPINGIN;
 698                 PROC_UNLOCK(p);
 699
 700                 /*
 701                  * We hold no lock here because the list of threads
 702                  * can not change while all threads in the process are
 703                  * swapped out.
 704                  */
 705                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 706                         vm_thread_swapin(td);
 707                 PROC_LOCK(p);
 708                 swapclear(p);
 709                 p->p_swtick = ticks;
 710
 711                 wakeup(&p->p_flag);
 712
 713                 /* Allow other threads to swap p out now. */
 714                 --p->p_lock;
 715         }
 716 #endif /* NO_SWAPPING */
 717 }
 718
 719 /*
 720  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 721  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 722  * time, it will be swapped in anyway.
 723  *
 724  * Giant is held on entry.
 725  */
 726 void
 727 swapper(void)
 728 {
 729         struct proc *p;
 730         struct thread *td;
 731         struct proc *pp;
 732         int slptime;
 733         int swtime;
 734         int ppri;
 735         int pri;
 736
 737 loop:
 738         if (vm_page_count_min()) {
 739                 VM_WAIT;
 740                 goto loop;
 741         }
 742
 743         pp = NULL;
 744         ppri = INT_MIN;
 745         sx_slock(&allproc_lock);
 746         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 747                 PROC_LOCK(p);
 748                 if (p->p_state == PRS_NEW ||
 749                     p->p_flag & (P_SWAPPINGOUT | P_SWAPPINGIN | P_INMEM)) {
 750                         PROC_UNLOCK(p);
 751                         continue;
 752                 }
 753                 swtime = (ticks - p->p_swtick) / hz;
 754                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 755                         /*
 756                          * An otherwise runnable thread of a process
 757                          * swapped out has only the TDI_SWAPPED bit set.
 758                          *
 759                          */
 760                         thread_lock(td);
 761                         if (td->td_inhibitors == TDI_SWAPPED) {
 762                                 slptime = (ticks - td->td_slptick) / hz;
 763                                 pri = swtime + slptime;
 764                                 if ((td->td_flags & TDF_SWAPINREQ) == 0)
 765                                         pri -= p->p_nice * 8;
 766                                 /*
 767                                  * if this thread is higher priority
 768                                  * and there is enough space, then select
 769                                  * this process instead of the previous
 770                                  * selection.
 771                                  */
 772                                 if (pri > ppri) {
 773                                         pp = p;
 774                                         ppri = pri;
 775                                 }
 776                         }
 777                         thread_unlock(td);
 778                 }
 779                 PROC_UNLOCK(p);
 780         }
 781         sx_sunlock(&allproc_lock);
 782
 783         /*
 784          * Nothing to do, back to sleep.
 785          */
 786         if ((p = pp) == NULL) {
 787                 tsleep(&proc0, PVM, "swapin", maxslp * hz / 2);
 788                 goto loop;
 789         }
 790         PROC_LOCK(p);
 791
 792         /*
 793          * Another process may be bringing or may have already
 794          * brought this process in while we traverse all threads.
 795          * Or, this process may even be being swapped out again.
 796          */
 797         if (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPINGOUT | P_SWAPPINGIN)) {
 798                 PROC_UNLOCK(p);
 799                 goto loop;
 800         }
 801
 802         /*
 803          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 804          * [What checks the space? ]
 805          */
 806         faultin(p);
 807         PROC_UNLOCK(p);
 808         goto loop;
 809 }
 810
 811 void
 812 kick_proc0(void)
 813 {
 814
 815         wakeup(&proc0);
 816 }
 817
 818 #ifndef NO_SWAPPING
 819
 820 /*
 821  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 822  */
 823 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 824 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1, CTLFLAG_RW,
 825     &swap_idle_threshold1, 0, "Guaranteed swapped in time for a process");
 826
 827 /*
 828  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 829  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 830  */
 831 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 832 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2, CTLFLAG_RW,
 833     &swap_idle_threshold2, 0, "Time before a process will be swapped out");
 834
 835 /*
 836  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 837  * procs and swap out their stacks.  We try to always "swap" at least one
 838  * process in case we need the room for a swapin.
 839  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 840  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 841  * if any, otherwise the longest-resident process.
 842  */
 843 void
 844 swapout_procs(action)
 845 int action;
 846 {
 847         struct proc *p;
 848         struct thread *td;
 849         int didswap = 0;
 850
 851 retry:
 852         sx_slock(&allproc_lock);
 853         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 854                 struct vmspace *vm;
 855                 int minslptime = 100000;
 856                 int slptime;
 857
 858                 /*
 859                  * Watch out for a process in
 860                  * creation.  It may have no
 861                  * address space or lock yet.
 862                  */
 863                 if (p->p_state == PRS_NEW)
 864                         continue;
 865                 /*
 866                  * An aio daemon switches its
 867                  * address space while running.
 868                  * Perform a quick check whether
 869                  * a process has P_SYSTEM.
 870                  */
 871                 if ((p->p_flag & P_SYSTEM) != 0)
 872                         continue;
 873                 /*
 874                  * Do not swapout a process that
 875                  * is waiting for VM data
 876                  * structures as there is a possible
 877                  * deadlock.  Test this first as
 878                  * this may block.
 879                  *
 880                  * Lock the map until swapout
 881                  * finishes, or a thread of this
 882                  * process may attempt to alter
 883                  * the map.
 884                  */
 885                 vm = vmspace_acquire_ref(p);
 886                 if (vm == NULL)
 887                         continue;
 888                 if (!vm_map_trylock(&vm->vm_map))
 889                         goto nextproc1;
 890
 891                 PROC_LOCK(p);
 892                 if (p->p_lock != 0 ||
 893                     (p->p_flag & (P_STOPPED_SINGLE|P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)
 894                     ) != 0) {
 895                         goto nextproc;
 896                 }
 897                 /*
 898                  * only aiod changes vmspace, however it will be
 899                  * skipped because of the if statement above checking
 900                  * for P_SYSTEM
 901                  */
 902                 if ((p->p_flag & (P_INMEM|P_SWAPPINGOUT|P_SWAPPINGIN)) != P_INMEM)
 903                         goto nextproc;
 904
 905                 switch (p->p_state) {
 906                 default:
 907                         /* Don't swap out processes in any sort
 908                          * of 'special' state. */
 909                         break;
 910
 911                 case PRS_NORMAL:
 912                         /*
 913                          * do not swapout a realtime process
 914                          * Check all the thread groups..
 915                          */
 916                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 917                                 thread_lock(td);
 918                                 if (PRI_IS_REALTIME(td->td_pri_class)) {
 919                                         thread_unlock(td);
 920                                         goto nextproc;
 921                                 }
 922                                 slptime = (ticks - td->td_slptick) / hz;
 923                                 /*
 924                                  * Guarantee swap_idle_threshold1
 925                                  * time in memory.
 926                                  */
 927                                 if (slptime < swap_idle_threshold1) {
 928                                         thread_unlock(td);
 929                                         goto nextproc;
 930                                 }
 931
 932                                 /*
 933                                  * Do not swapout a process if it is
 934                                  * waiting on a critical event of some
 935                                  * kind or there is a thread whose
 936                                  * pageable memory may be accessed.
 937                                  *
 938                                  * This could be refined to support
 939                                  * swapping out a thread.
 940                                  */
 941                                 if (!thread_safetoswapout(td)) {
 942                                         thread_unlock(td);
 943                                         goto nextproc;
 944                                 }
 945                                 /*
 946                                  * If the system is under memory stress,
 947                                  * or if we are swapping
 948                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
 949                                  * then swap the process out.
 950                                  */
 951                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 952                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 953                                     (slptime < swap_idle_threshold2))) {
 954                                         thread_unlock(td);
 955                                         goto nextproc;
 956                                 }
 957
 958                                 if (minslptime > slptime)
 959                                         minslptime = slptime;
 960                                 thread_unlock(td);
 961                         }
 962
 963                         /*
 964                          * If the pageout daemon didn't free enough pages,
 965                          * or if this process is idle and the system is
 966                          * configured to swap proactively, swap it out.
 967                          */
 968                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 969                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 970                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
 971                                 if (swapout(p) == 0)
 972                                         didswap++;
 973                                 PROC_UNLOCK(p);
 974                                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 975                                 vmspace_free(vm);
 976                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 977                                 goto retry;
 978                         }
 979                 }
 980 nextproc:
 981                 PROC_UNLOCK(p);
 982                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 983 nextproc1:
 984                 vmspace_free(vm);
 985                 continue;
 986         }
 987         sx_sunlock(&allproc_lock);
 988         /*
 989          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 990          * then wakeup the sched process.
 991          */
 992         if (didswap)
 993                 wakeup(&proc0);
 994 }
 995
 996 static void
 997 swapclear(p)
 998         struct proc *p;
 999 {
1000         struct thread *td;
1001
1002         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1003
1004         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1005                 thread_lock(td);
1006                 td->td_flags |= TDF_INMEM;
1007                 td->td_flags &= ~TDF_SWAPINREQ;
1008                 TD_CLR_SWAPPED(td);
1009                 if (TD_CAN_RUN(td))
1010                         if (setrunnable(td)) {
1011 #ifdef INVARIANTS
1012                                 /*
1013                                  * XXX: We just cleared TDI_SWAPPED
1014                                  * above and set TDF_INMEM, so this
1015                                  * should never happen.
1016                                  */
1017                                 panic("not waking up swapper");
1018 #endif
1019                         }
1020                 thread_unlock(td);
1021         }
1022         p->p_flag &= ~(P_SWAPPINGIN|P_SWAPPINGOUT);
1023         p->p_flag |= P_INMEM;
1024 }
1025
1026 static int
1027 swapout(p)
1028         struct proc *p;
1029 {
1030         struct thread *td;
1031
1032         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1033 #if defined(SWAP_DEBUG)
1034         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
1035 #endif
1036
1037         /*
1038          * The states of this process and its threads may have changed
1039          * by now.  Assuming that there is only one pageout daemon thread,
1040          * this process should still be in memory.
1041          */
1042         KASSERT((p->p_flag & (P_INMEM|P_SWAPPINGOUT|P_SWAPPINGIN)) == P_INMEM,
1043                 ("swapout: lost a swapout race?"));
1044
1045         /*
1046          * remember the process resident count
1047          */
1048         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
1049         /*
1050          * Check and mark all threads before we proceed.
1051          */
1052         p->p_flag &= ~P_INMEM;
1053         p->p_flag |= P_SWAPPINGOUT;
1054         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1055                 thread_lock(td);
1056                 if (!thread_safetoswapout(td)) {
1057                         thread_unlock(td);
1058                         swapclear(p);
1059                         return (EBUSY);
1060                 }
1061                 td->td_flags &= ~TDF_INMEM;
1062                 TD_SET_SWAPPED(td);
1063                 thread_unlock(td);
1064         }
1065         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
1066         ++td->td_ru.ru_nswap;
1067         PROC_UNLOCK(p);
1068
1069         /*
1070          * This list is stable because all threads are now prevented from
1071          * running.  The list is only modified in the context of a running
1072          * thread in this process.
1073          */
1074         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
1075                 vm_thread_swapout(td);
1076
1077         PROC_LOCK(p);
1078         p->p_flag &= ~P_SWAPPINGOUT;
1079         p->p_swtick = ticks;
1080         return (0);
1081 }
1082 #endif /* !NO_SWAPPING */