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/kernel.h>
  81 #include <sys/ktr.h>
  82 #include <sys/unistd.h>
  83
  84 #include <vm/vm.h>
  85 #include <vm/vm_param.h>
  86 #include <vm/pmap.h>
  87 #include <vm/vm_map.h>
  88 #include <vm/vm_page.h>
  89 #include <vm/vm_pageout.h>
  90 #include <vm/vm_object.h>
  91 #include <vm/vm_kern.h>
  92 #include <vm/vm_extern.h>
  93 #include <vm/vm_pager.h>
  94 #include <vm/swap_pager.h>
  95
  96 extern int maxslp;
  97
  98 /*
  99  * System initialization
 100  *
 101  * Note: proc0 from proc.h
 102  */
 103 static void vm_init_limits(void *);
 104 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
 105
 106 /*
 107  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 108  *
 109  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 110  */
 111 static void scheduler(void *);
 112 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_ANY, scheduler, NULL)
 113
 114 #ifndef NO_SWAPPING
 115 static void swapout(struct proc *);
 116 #endif
 117
 118
 119 static volatile int proc0_rescan;
 120
 121
 122 /*
 123  * MPSAFE
 124  *
 125  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 126  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 127  * contents of the memory is actually readable or writable.  In most cases
 128  * just checking the vm_map_entry is sufficient within the kernel's address
 129  * space.
 130  */
 131 int
 132 kernacc(addr, len, rw)
 133         void *addr;
 134         int len, rw;
 135 {
 136         boolean_t rv;
 137         vm_offset_t saddr, eaddr;
 138         vm_prot_t prot;
 139
 140         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 141             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 142
 143         if ((vm_offset_t)addr + len > kernel_map->max_offset ||
 144             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr)
 145                 return (FALSE);
 146
 147         prot = rw;
 148         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 149         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 150         vm_map_lock_read(kernel_map);
 151         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 152         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 153         return (rv == TRUE);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * MPSAFE
 158  *
 159  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 160  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 161  * contents of the memory is actually readable or writable.  vmapbuf(),
 162  * vm_fault_quick(), or copyin()/copout()/su*()/fu*() functions should be
 163  * used in conjuction with this call.
 164  */
 165 int
 166 useracc(addr, len, rw)
 167         void *addr;
 168         int len, rw;
 169 {
 170         boolean_t rv;
 171         vm_prot_t prot;
 172         vm_map_t map;
 173
 174         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 175             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 176         prot = rw;
 177         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 178         if ((vm_offset_t)addr + len > vm_map_max(map) ||
 179             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr) {
 180                 return (FALSE);
 181         }
 182         vm_map_lock_read(map);
 183         rv = vm_map_check_protection(map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 184             round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 185         vm_map_unlock_read(map);
 186         return (rv == TRUE);
 187 }
 188
 189 int
 190 vslock(void *addr, size_t len)
 191 {
 192         vm_offset_t end, last, start;
 193         vm_size_t npages;
 194         int error;
 195
 196         last = (vm_offset_t)addr + len;
 197         start = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 198         end = round_page(last);
 199         if (last < (vm_offset_t)addr || end < (vm_offset_t)addr)
 200                 return (EINVAL);
 201         npages = atop(end - start);
 202         if (npages > vm_page_max_wired)
 203                 return (ENOMEM);
 204         PROC_LOCK(curproc);
 205         if (ptoa(npages +
 206             pmap_wired_count(vm_map_pmap(&curproc->p_vmspace->vm_map))) >
 207             lim_cur(curproc, RLIMIT_MEMLOCK)) {
 208                 PROC_UNLOCK(curproc);
 209                 return (ENOMEM);
 210         }
 211         PROC_UNLOCK(curproc);
 212 #if 0
 213         /*
 214          * XXX - not yet
 215          *
 216          * The limit for transient usage of wired pages should be
 217          * larger than for "permanent" wired pages (mlock()).
 218          *
 219          * Also, the sysctl code, which is the only present user
 220          * of vslock(), does a hard loop on EAGAIN.
 221          */
 222         if (npages + cnt.v_wire_count > vm_page_max_wired)
 223                 return (EAGAIN);
 224 #endif
 225         error = vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, start, end,
 226             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 227         /*
 228          * Return EFAULT on error to match copy{in,out}() behaviour
 229          * rather than returning ENOMEM like mlock() would.
 230          */
 231         return (error == KERN_SUCCESS ? 0 : EFAULT);
 232 }
 233
 234 void
 235 vsunlock(void *addr, size_t len)
 236 {
 237
 238         /* Rely on the parameter sanity checks performed by vslock(). */
 239         (void)vm_map_unwire(&curproc->p_vmspace->vm_map,
 240             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
 241             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Pin the page contained within the given object at the given offset.  If the
 246  * page is not resident, allocate and load it using the given object's pager.
 247  * Return the pinned page if successful; otherwise, return NULL.
 248  */
 249 static vm_page_t
 250 vm_imgact_hold_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 251 {
 252         vm_page_t m, ma[1];
 253         vm_pindex_t pindex;
 254         int rv;
 255
 256         VM_OBJECT_LOCK(object);
 257         pindex = OFF_TO_IDX(offset);
 258         m = vm_page_grab(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 259         if ((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 260                 ma[0] = m;
 261                 rv = vm_pager_get_pages(object, ma, 1, 0);
 262                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
 263                 if (m == NULL)
 264                         goto out;
 265                 if (m->valid == 0 || rv != VM_PAGER_OK) {
 266                         vm_page_lock_queues();
 267                         vm_page_free(m);
 268                         vm_page_unlock_queues();
 269                         m = NULL;
 270                         goto out;
 271                 }
 272         }
 273         vm_page_lock_queues();
 274         vm_page_hold(m);
 275         vm_page_wakeup(m);
 276         vm_page_unlock_queues();
 277 out:
 278         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 279         return (m);
 280 }
 281
 282 /*
 283  * Return a CPU private mapping to the page at the given offset within the
 284  * given object.  The page is pinned before it is mapped.
 285  */
 286 struct sf_buf *
 287 vm_imgact_map_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 288 {
 289         vm_page_t m;
 290
 291         m = vm_imgact_hold_page(object, offset);
 292         if (m == NULL)
 293                 return (NULL);
 294         sched_pin();
 295         return (sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE));
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Destroy the given CPU private mapping and unpin the page that it mapped.
 300  */
 301 void
 302 vm_imgact_unmap_page(struct sf_buf *sf)
 303 {
 304         vm_page_t m;
 305
 306         m = sf_buf_page(sf);
 307         sf_buf_free(sf);
 308         sched_unpin();
 309         vm_page_lock_queues();
 310         vm_page_unhold(m);
 311         vm_page_unlock_queues();
 312 }
 313
 314 #ifndef KSTACK_MAX_PAGES
 315 #define KSTACK_MAX_PAGES 32
 316 #endif
 317
 318 /*
 319  * Create the kernel stack (including pcb for i386) for a new thread.
 320  * This routine directly affects the fork perf for a process and
 321  * create performance for a thread.
 322  */
 323 void
 324 vm_thread_new(struct thread *td, int pages)
 325 {
 326         vm_object_t ksobj;
 327         vm_offset_t ks;
 328         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 329         int i;
 330
 331         /* Bounds check */
 332         if (pages <= 1)
 333                 pages = KSTACK_PAGES;
 334         else if (pages > KSTACK_MAX_PAGES)
 335                 pages = KSTACK_MAX_PAGES;
 336         /*
 337          * Allocate an object for the kstack.
 338          */
 339         ksobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, pages);
 340         td->td_kstack_obj = ksobj;
 341         /*
 342          * Get a kernel virtual address for this thread's kstack.
 343          */
 344         ks = kmem_alloc_nofault(kernel_map,
 345            (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 346         if (ks == 0)
 347                 panic("vm_thread_new: kstack allocation failed");
 348         if (KSTACK_GUARD_PAGES != 0) {
 349                 pmap_qremove(ks, KSTACK_GUARD_PAGES);
 350                 ks += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 351         }
 352         td->td_kstack = ks;
 353         /*
 354          * Knowing the number of pages allocated is useful when you
 355          * want to deallocate them.
 356          */
 357         td->td_kstack_pages = pages;
 358         /*
 359          * For the length of the stack, link in a real page of ram for each
 360          * page of stack.
 361          */
 362         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 363         for (i = 0; i < pages; i++) {
 364                 /*
 365                  * Get a kernel stack page.
 366                  */
 367                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NOBUSY |
 368                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_WIRED);
 369                 ma[i] = m;
 370                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 371         }
 372         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 373         pmap_qenter(ks, ma, pages);
 374 }
 375
 376 /*
 377  * Dispose of a thread's kernel stack.
 378  */
 379 void
 380 vm_thread_dispose(struct thread *td)
 381 {
 382         vm_object_t ksobj;
 383         vm_offset_t ks;
 384         vm_page_t m;
 385         int i, pages;
 386
 387         pages = td->td_kstack_pages;
 388         ksobj = td->td_kstack_obj;
 389         ks = td->td_kstack;
 390         pmap_qremove(ks, pages);
 391         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 392         for (i = 0; i < pages; i++) {
 393                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 394                 if (m == NULL)
 395                         panic("vm_thread_dispose: kstack already missing?");
 396                 vm_page_lock_queues();
 397                 vm_page_unwire(m, 0);
 398                 vm_page_free(m);
 399                 vm_page_unlock_queues();
 400         }
 401         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 402         vm_object_deallocate(ksobj);
 403         kmem_free(kernel_map, ks - (KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE),
 404             (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 405 }
 406
 407 /*
 408  * Allow a thread's kernel stack to be paged out.
 409  */
 410 void
 411 vm_thread_swapout(struct thread *td)
 412 {
 413         vm_object_t ksobj;
 414         vm_page_t m;
 415         int i, pages;
 416
 417         cpu_thread_swapout(td);
 418         pages = td->td_kstack_pages;
 419         ksobj = td->td_kstack_obj;
 420         pmap_qremove(td->td_kstack, pages);
 421         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 422         for (i = 0; i < pages; i++) {
 423                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 424                 if (m == NULL)
 425                         panic("vm_thread_swapout: kstack already missing?");
 426                 vm_page_lock_queues();
 427                 vm_page_dirty(m);
 428                 vm_page_unwire(m, 0);
 429                 vm_page_unlock_queues();
 430         }
 431         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 432 }
 433
 434 /*
 435  * Bring the kernel stack for a specified thread back in.
 436  */
 437 void
 438 vm_thread_swapin(struct thread *td)
 439 {
 440         vm_object_t ksobj;
 441         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 442         int i, pages, rv;
 443
 444         pages = td->td_kstack_pages;
 445         ksobj = td->td_kstack_obj;
 446         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 447         for (i = 0; i < pages; i++) {
 448                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 449                 if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 450                         rv = vm_pager_get_pages(ksobj, &m, 1, 0);
 451                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 452                                 panic("vm_thread_swapin: cannot get kstack for proc: %d", td->td_proc->p_pid);
 453                         m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 454                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 455                 }
 456                 ma[i] = m;
 457                 vm_page_lock_queues();
 458                 vm_page_wire(m);
 459                 vm_page_wakeup(m);
 460                 vm_page_unlock_queues();
 461         }
 462         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 463         pmap_qenter(td->td_kstack, ma, pages);
 464         cpu_thread_swapin(td);
 465 }
 466
 467 /*
 468  * Set up a variable-sized alternate kstack.
 469  */
 470 void
 471 vm_thread_new_altkstack(struct thread *td, int pages)
 472 {
 473
 474         td->td_altkstack = td->td_kstack;
 475         td->td_altkstack_obj = td->td_kstack_obj;
 476         td->td_altkstack_pages = td->td_kstack_pages;
 477
 478         vm_thread_new(td, pages);
 479 }
 480
 481 /*
 482  * Restore the original kstack.
 483  */
 484 void
 485 vm_thread_dispose_altkstack(struct thread *td)
 486 {
 487
 488         vm_thread_dispose(td);
 489
 490         td->td_kstack = td->td_altkstack;
 491         td->td_kstack_obj = td->td_altkstack_obj;
 492         td->td_kstack_pages = td->td_altkstack_pages;
 493         td->td_altkstack = 0;
 494         td->td_altkstack_obj = NULL;
 495         td->td_altkstack_pages = 0;
 496 }
 497
 498 /*
 499  * Implement fork's actions on an address space.
 500  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 501  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 502  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 503  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 504  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 505  */
 506 void
 507 vm_forkproc(td, p2, td2, flags)
 508         struct thread *td;
 509         struct proc *p2;
 510         struct thread *td2;
 511         int flags;
 512 {
 513         struct proc *p1 = td->td_proc;
 514
 515         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 516                 /*
 517                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 518                  * this changes shared memory amongst threads, into
 519                  * COW locally.
 520                  */
 521                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 522                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 523                                 vmspace_unshare(p1);
 524                         }
 525                 }
 526                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 527                 return;
 528         }
 529
 530         if (flags & RFMEM) {
 531                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 532                 atomic_add_int(&p1->p_vmspace->vm_refcnt, 1);
 533         }
 534
 535         while (vm_page_count_severe()) {
 536                 VM_WAIT;
 537         }
 538
 539         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 540                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 541                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 542                         shmfork(p1, p2);
 543         }
 544
 545         /*
 546          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 547          * and make the child ready to run.
 548          */
 549         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 550 }
 551
 552 /*
 553  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 554  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 555  * the process was still executing.
 556  */
 557 void
 558 vm_waitproc(p)
 559         struct proc *p;
 560 {
 561
 562         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
 563 }
 564
 565 /*
 566  * Set default limits for VM system.
 567  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 568  *
 569  * XXX should probably act directly on proc0.
 570  */
 571 static void
 572 vm_init_limits(udata)
 573         void *udata;
 574 {
 575         struct proc *p = udata;
 576         struct plimit *limp;
 577         int rss_limit;
 578
 579         /*
 580          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 581          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 582          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 583          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 584          * and reduces thrashing of the object cache.
 585          */
 586         limp = p->p_limit;
 587         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 588         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 589         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 590         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 591         /* limit the limit to no less than 2MB */
 592         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 593         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 594         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 595 }
 596
 597 void
 598 faultin(p)
 599         struct proc *p;
 600 {
 601 #ifdef NO_SWAPPING
 602
 603         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 604         if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0)
 605                 panic("faultin: proc swapped out with NO_SWAPPING!");
 606 #else /* !NO_SWAPPING */
 607         struct thread *td;
 608
 609         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 610         /*
 611          * If another process is swapping in this process,
 612          * just wait until it finishes.
 613          */
 614         if (p->p_sflag & PS_SWAPPINGIN)
 615                 msleep(&p->p_sflag, &p->p_mtx, PVM, "faultin", 0);
 616         else if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0) {
 617                 /*
 618                  * Don't let another thread swap process p out while we are
 619                  * busy swapping it in.
 620                  */
 621                 ++p->p_lock;
 622                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 623                 p->p_sflag |= PS_SWAPPINGIN;
 624                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 625                 PROC_UNLOCK(p);
 626
 627                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 628                         vm_thread_swapin(td);
 629
 630                 PROC_LOCK(p);
 631                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 632                 p->p_sflag &= ~PS_SWAPPINGIN;
 633                 p->p_sflag |= PS_INMEM;
 634                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 635                         TD_CLR_SWAPPED(td);
 636                         if (TD_CAN_RUN(td))
 637                                 setrunnable(td);
 638                 }
 639                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 640
 641                 wakeup(&p->p_sflag);
 642
 643                 /* Allow other threads to swap p out now. */
 644                 --p->p_lock;
 645         }
 646 #endif /* NO_SWAPPING */
 647 }
 648
 649 /*
 650  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 651  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 652  * time, it will be swapped in anyway.
 653  *
 654  *  XXXKSE - process with the thread with highest priority counts..
 655  *
 656  * Giant is held on entry.
 657  */
 658 /* ARGSUSED*/
 659 static void
 660 scheduler(dummy)
 661         void *dummy;
 662 {
 663         struct proc *p;
 664         struct thread *td;
 665         int pri;
 666         struct proc *pp;
 667         int ppri;
 668
 669         mtx_assert(&Giant, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
 670         mtx_unlock(&Giant);
 671
 672 loop:
 673         if (vm_page_count_min()) {
 674                 VM_WAIT;
 675                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 676                 proc0_rescan = 0;
 677                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 678                 goto loop;
 679         }
 680
 681         pp = NULL;
 682         ppri = INT_MIN;
 683         sx_slock(&allproc_lock);
 684         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 685                 struct ksegrp *kg;
 686                 if (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPINGOUT | PS_SWAPPINGIN)) {
 687                         continue;
 688                 }
 689                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 690                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 691                         /*
 692                          * An otherwise runnable thread of a process
 693                          * swapped out has only the TDI_SWAPPED bit set.
 694                          *
 695                          */
 696                         if (td->td_inhibitors == TDI_SWAPPED) {
 697                                 kg = td->td_ksegrp;
 698                                 pri = p->p_swtime + kg->kg_slptime;
 699                                 if ((p->p_sflag & PS_SWAPINREQ) == 0) {
 700                                         pri -= p->p_nice * 8;
 701                                 }
 702
 703                                 /*
 704                                  * if this ksegrp is higher priority
 705                                  * and there is enough space, then select
 706                                  * this process instead of the previous
 707                                  * selection.
 708                                  */
 709                                 if (pri > ppri) {
 710                                         pp = p;
 711                                         ppri = pri;
 712                                 }
 713                         }
 714                 }
 715                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 716         }
 717         sx_sunlock(&allproc_lock);
 718
 719         /*
 720          * Nothing to do, back to sleep.
 721          */
 722         if ((p = pp) == NULL) {
 723                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 724                 if (!proc0_rescan) {
 725                         TD_SET_IWAIT(&thread0);
 726                         mi_switch(SW_VOL, NULL);
 727                 }
 728                 proc0_rescan = 0;
 729                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 730                 goto loop;
 731         }
 732         PROC_LOCK(p);
 733
 734         /*
 735          * Another process may be bringing or may have already
 736          * brought this process in while we traverse all threads.
 737          * Or, this process may even be being swapped out again.
 738          */
 739         if (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPINGOUT | PS_SWAPPINGIN)) {
 740                 PROC_UNLOCK(p);
 741                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 742                 proc0_rescan = 0;
 743                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 744                 goto loop;
 745         }
 746
 747         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 748         p->p_sflag &= ~PS_SWAPINREQ;
 749         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 750
 751         /*
 752          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 753          * [What checks the space? ]
 754          */
 755         faultin(p);
 756         PROC_UNLOCK(p);
 757         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 758         p->p_swtime = 0;
 759         proc0_rescan = 0;
 760         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 761         goto loop;
 762 }
 763
 764 void kick_proc0(void)
 765 {
 766         struct thread *td = &thread0;
 767
 768
 769         if (TD_AWAITING_INTR(td)) {
 770                 CTR2(KTR_INTR, "%s: setrunqueue %d", __func__, 0);
 771                 TD_CLR_IWAIT(td);
 772                 setrunqueue(td, SRQ_INTR);
 773         } else {
 774                 proc0_rescan = 1;
 775                 CTR2(KTR_INTR, "%s: state %d",
 776                     __func__, td->td_state);
 777         }
 778
 779 }
 780
 781
 782 #ifndef NO_SWAPPING
 783
 784 /*
 785  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 786  */
 787 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 788 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1, CTLFLAG_RW,
 789     &swap_idle_threshold1, 0, "Guaranteed swapped in time for a process");
 790
 791 /*
 792  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 793  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 794  */
 795 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 796 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2, CTLFLAG_RW,
 797     &swap_idle_threshold2, 0, "Time before a process will be swapped out");
 798
 799 /*
 800  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 801  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 802  * process in case we need the room for a swapin.
 803  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 804  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 805  * if any, otherwise the longest-resident process.
 806  */
 807 void
 808 swapout_procs(action)
 809 int action;
 810 {
 811         struct proc *p;
 812         struct thread *td;
 813         struct ksegrp *kg;
 814         int didswap = 0;
 815
 816 retry:
 817         sx_slock(&allproc_lock);
 818         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 819                 struct vmspace *vm;
 820                 int minslptime = 100000;
 821
 822                 /*
 823                  * Watch out for a process in
 824                  * creation.  It may have no
 825                  * address space or lock yet.
 826                  */
 827                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 828                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
 829                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 830                         continue;
 831                 }
 832                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 833
 834                 /*
 835                  * An aio daemon switches its
 836                  * address space while running.
 837                  * Perform a quick check whether
 838                  * a process has P_SYSTEM.
 839                  */
 840                 if ((p->p_flag & P_SYSTEM) != 0)
 841                         continue;
 842
 843                 /*
 844                  * Do not swapout a process that
 845                  * is waiting for VM data
 846                  * structures as there is a possible
 847                  * deadlock.  Test this first as
 848                  * this may block.
 849                  *
 850                  * Lock the map until swapout
 851                  * finishes, or a thread of this
 852                  * process may attempt to alter
 853                  * the map.
 854                  */
 855                 PROC_LOCK(p);
 856                 vm = p->p_vmspace;
 857                 KASSERT(vm != NULL,
 858                         ("swapout_procs: a process has no address space"));
 859                 atomic_add_int(&vm->vm_refcnt, 1);
 860                 PROC_UNLOCK(p);
 861                 if (!vm_map_trylock(&vm->vm_map))
 862                         goto nextproc1;
 863
 864                 PROC_LOCK(p);
 865                 if (p->p_lock != 0 ||
 866                     (p->p_flag & (P_STOPPED_SINGLE|P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)
 867                     ) != 0) {
 868                         goto nextproc2;
 869                 }
 870                 /*
 871                  * only aiod changes vmspace, however it will be
 872                  * skipped because of the if statement above checking
 873                  * for P_SYSTEM
 874                  */
 875                 if ((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPINGOUT|PS_SWAPPINGIN)) != PS_INMEM)
 876                         goto nextproc2;
 877
 878                 switch (p->p_state) {
 879                 default:
 880                         /* Don't swap out processes in any sort
 881                          * of 'special' state. */
 882                         break;
 883
 884                 case PRS_NORMAL:
 885                         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 886                         /*
 887                          * do not swapout a realtime process
 888                          * Check all the thread groups..
 889                          */
 890                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
 891                                 if (PRI_IS_REALTIME(kg->kg_pri_class))
 892                                         goto nextproc;
 893
 894                                 /*
 895                                  * Guarantee swap_idle_threshold1
 896                                  * time in memory.
 897                                  */
 898                                 if (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold1)
 899                                         goto nextproc;
 900
 901                                 /*
 902                                  * Do not swapout a process if it is
 903                                  * waiting on a critical event of some
 904                                  * kind or there is a thread whose
 905                                  * pageable memory may be accessed.
 906                                  *
 907                                  * This could be refined to support
 908                                  * swapping out a thread.
 909                                  */
 910                                 FOREACH_THREAD_IN_GROUP(kg, td) {
 911                                         if ((td->td_priority) < PSOCK ||
 912                                             !thread_safetoswapout(td))
 913                                                 goto nextproc;
 914                                 }
 915                                 /*
 916                                  * If the system is under memory stress,
 917                                  * or if we are swapping
 918                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
 919                                  * then swap the process out.
 920                                  */
 921                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 922                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 923                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold2)))
 924                                         goto nextproc;
 925
 926                                 if (minslptime > kg->kg_slptime)
 927                                         minslptime = kg->kg_slptime;
 928                         }
 929
 930                         /*
 931                          * If the pageout daemon didn't free enough pages,
 932                          * or if this process is idle and the system is
 933                          * configured to swap proactively, swap it out.
 934                          */
 935                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 936                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 937                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
 938                                 swapout(p);
 939                                 didswap++;
 940                                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 941                                 PROC_UNLOCK(p);
 942                                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 943                                 vmspace_free(vm);
 944                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 945                                 goto retry;
 946                         }
 947 nextproc:
 948                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 949                 }
 950 nextproc2:
 951                 PROC_UNLOCK(p);
 952                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 953 nextproc1:
 954                 vmspace_free(vm);
 955                 continue;
 956         }
 957         sx_sunlock(&allproc_lock);
 958         /*
 959          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 960          * then wakeup the sched process.
 961          */
 962         if (didswap)
 963                 wakeup(&proc0);
 964 }
 965
 966 static void
 967 swapout(p)
 968         struct proc *p;
 969 {
 970         struct thread *td;
 971
 972         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 973         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
 974 #if defined(SWAP_DEBUG)
 975         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 976 #endif
 977
 978         /*
 979          * The states of this process and its threads may have changed
 980          * by now.  Assuming that there is only one pageout daemon thread,
 981          * this process should still be in memory.
 982          */
 983         KASSERT((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPINGOUT|PS_SWAPPINGIN)) == PS_INMEM,
 984                 ("swapout: lost a swapout race?"));
 985
 986 #if defined(INVARIANTS)
 987         /*
 988          * Make sure that all threads are safe to be swapped out.
 989          *
 990          * Alternatively, we could swap out only safe threads.
 991          */
 992         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 993                 KASSERT(thread_safetoswapout(td),
 994                         ("swapout: there is a thread not safe for swapout"));
 995         }
 996 #endif /* INVARIANTS */
 997
 998         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 999         /*
1000          * remember the process resident count
1001          */
1002         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
1003
1004         p->p_sflag &= ~PS_INMEM;
1005         p->p_sflag |= PS_SWAPPINGOUT;
1006         PROC_UNLOCK(p);
1007         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
1008                 TD_SET_SWAPPED(td);
1009         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1010
1011         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
1012                 vm_thread_swapout(td);
1013
1014         PROC_LOCK(p);
1015         mtx_lock_spin(&sched_lock);
1016         p->p_sflag &= ~PS_SWAPPINGOUT;
1017         p->p_swtime = 0;
1018 }
1019 #endif /* !NO_SWAPPING */