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