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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)vm_glue.c     8.6 (Berkeley) 1/5/94
  37  *
  38  *
  39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  47  *
  48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  51  *
  52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  53  *
  54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  55  *  School of Computer Science
  56  *  Carnegie Mellon University
  57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  58  *
  59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  60  * rights to redistribute these changes.
  61  *
  62  * $Id: vm_glue.c,v 1.76 1998/09/29 17:33:59 abial Exp $
  63  */
  64
  65 #include "opt_rlimit.h"
  66 #include "opt_vm.h"
  67
  68 #include <sys/param.h>
  69 #include <sys/systm.h>
  70 #include <sys/proc.h>
  71 #include <sys/resourcevar.h>
  72 #include <sys/buf.h>
  73 #include <sys/shm.h>
  74 #include <sys/vmmeter.h>
  75 #include <sys/sysctl.h>
  76
  77 #include <sys/kernel.h>
  78 #include <sys/unistd.h>
  79
  80 #include <machine/limits.h>
  81
  82 #include <vm/vm.h>
  83 #include <vm/vm_param.h>
  84 #include <vm/vm_prot.h>
  85 #include <sys/lock.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_kern.h>
  91 #include <vm/vm_extern.h>
  92
  93 #include <sys/user.h>
  94
  95 /*
  96  * System initialization
  97  *
  98  * Note: proc0 from proc.h
  99  */
 100
 101 static void vm_init_limits __P((void *));
 102 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
 103
 104 /*
 105  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 106  *
 107  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 108  */
 109 static void scheduler __P((void *));
 110 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
 111
 112
 113 static void swapout __P((struct proc *));
 114
 115 extern char kstack[];
 116
 117 /* vm_map_t upages_map; */
 118
 119 int
 120 kernacc(addr, len, rw)
 121         caddr_t addr;
 122         int len, rw;
 123 {
 124         boolean_t rv;
 125         vm_offset_t saddr, eaddr;
 126         vm_prot_t prot = rw == B_READ ? VM_PROT_READ : VM_PROT_WRITE;
 127
 128         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 129         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 130         vm_map_lock_read(kernel_map);
 131         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 132         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 133         return (rv == TRUE);
 134 }
 135
 136 int
 137 useracc(addr, len, rw)
 138         caddr_t addr;
 139         int len, rw;
 140 {
 141         boolean_t rv;
 142         vm_prot_t prot = rw == B_READ ? VM_PROT_READ : VM_PROT_WRITE;
 143         vm_map_t map;
 144         vm_map_entry_t save_hint;
 145
 146         /*
 147          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
 148          * page tables - they are in the map.
 149          *
 150          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
 151          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
 152          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
 153          * used as a max in vm_mmap.c.
 154          */
 155         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
 156             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
 157                 return (FALSE);
 158         }
 159         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 160         vm_map_lock_read(map);
 161         /*
 162          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
 163          * the map hint unnecessarily.
 164          */
 165         save_hint = map->hint;
 166         rv = vm_map_check_protection(map,
 167             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 168         map->hint = save_hint;
 169         vm_map_unlock_read(map);
 170
 171         return (rv == TRUE);
 172 }
 173
 174 void
 175 vslock(addr, len)
 176         caddr_t addr;
 177         u_int len;
 178 {
 179         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 180             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
 181 }
 182
 183 void
 184 vsunlock(addr, len, dirtied)
 185         caddr_t addr;
 186         u_int len;
 187         int dirtied;
 188 {
 189 #ifdef  lint
 190         dirtied++;
 191 #endif  /* lint */
 192         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 193             round_page((vm_offset_t)addr + len), TRUE);
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Implement fork's actions on an address space.
 198  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 199  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 200  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 201  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 202  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 203  */
 204 void
 205 vm_fork(p1, p2, flags)
 206         register struct proc *p1, *p2;
 207         int flags;
 208 {
 209         register struct user *up;
 210
 211         if (flags & RFMEM) {
 212                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 213                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
 214         }
 215
 216         while ((cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count) < cnt.v_free_min) {
 217                 vm_pageout_deficit += (UPAGES + VM_INITIAL_PAGEIN);
 218                 VM_WAIT;
 219         }
 220
 221         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 222                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 223
 224                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 225                         shmfork(p1, p2);
 226         }
 227
 228         pmap_new_proc(p2);
 229
 230         up = p2->p_addr;
 231
 232         /*
 233          * p_stats and p_sigacts currently point at fields in the user struct
 234          * but not at &u, instead at p_addr. Copy p_sigacts and parts of
 235          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 236          */
 237         p2->p_stats = &up->u_stats;
 238         p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 239         up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 240         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
 241             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
 242                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
 243         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
 244             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
 245                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
 246
 247
 248         /*
 249          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 250          * and make the child ready to run.
 251          */
 252         cpu_fork(p1, p2);
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Set default limits for VM system.
 257  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 258  *
 259  * XXX should probably act directly on proc0.
 260  */
 261 static void
 262 vm_init_limits(udata)
 263         void *udata;
 264 {
 265         register struct proc *p = udata;
 266         int rss_limit;
 267
 268         /*
 269          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 270          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 271          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 272          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 273          * and reduces thrashing of the object cache.
 274          */
 275         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = DFLSSIZ;
 276         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = MAXSSIZ;
 277         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = DFLDSIZ;
 278         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = MAXDSIZ;
 279         /* limit the limit to no less than 2MB */
 280         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 281         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 282         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 283 }
 284
 285 void
 286 faultin(p)
 287         struct proc *p;
 288 {
 289         int s;
 290
 291         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 292
 293                 ++p->p_lock;
 294
 295                 pmap_swapin_proc(p);
 296
 297                 s = splhigh();
 298
 299                 if (p->p_stat == SRUN)
 300                         setrunqueue(p);
 301
 302                 p->p_flag |= P_INMEM;
 303
 304                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 305                 --p->p_lock;
 306                 splx(s);
 307
 308         }
 309 }
 310
 311 /*
 312  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 313  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 314  * time, it will be swapped in anyway.
 315  */
 316 /* ARGSUSED*/
 317 static void
 318 scheduler(dummy)
 319         void *dummy;
 320 {
 321         register struct proc *p;
 322         register int pri;
 323         struct proc *pp;
 324         int ppri;
 325
 326 loop:
 327         while ((cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count) < cnt.v_free_min) {
 328                 VM_WAIT;
 329         }
 330
 331         pp = NULL;
 332         ppri = INT_MIN;
 333         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 334                 if (p->p_stat == SRUN &&
 335                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 336
 337                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 338                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 339                                 pri -= p->p_nice * 8;
 340                         }
 341
 342                         /*
 343                          * if this process is higher priority and there is
 344                          * enough space, then select this process instead of
 345                          * the previous selection.
 346                          */
 347                         if (pri > ppri) {
 348                                 pp = p;
 349                                 ppri = pri;
 350                         }
 351                 }
 352         }
 353
 354         /*
 355          * Nothing to do, back to sleep.
 356          */
 357         if ((p = pp) == NULL) {
 358                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", 0);
 359                 goto loop;
 360         }
 361         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 362
 363         /*
 364          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 365          */
 366         faultin(p);
 367         p->p_swtime = 0;
 368         goto loop;
 369 }
 370
 371 #ifndef NO_SWAPPING
 372
 373 #define swappable(p) \
 374         (((p)->p_lock == 0) && \
 375                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_NOSWAP|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_PHYSIO|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 376
 377
 378 /*
 379  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 380  */
 381 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 382 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 383         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 384
 385 /*
 386  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 387  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 388  */
 389 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 390 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 391         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 392
 393 /*
 394  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 395  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 396  * process in case we need the room for a swapin.
 397  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 398  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 399  * if any, otherwise the longest-resident process.
 400  */
 401 void
 402 swapout_procs(action)
 403 int action;
 404 {
 405         register struct proc *p;
 406         struct proc *outp, *outp2;
 407         int outpri, outpri2;
 408         int didswap = 0;
 409
 410         outp = outp2 = NULL;
 411         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 412 retry:
 413         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 414                 struct vmspace *vm;
 415                 if (!swappable(p))
 416                         continue;
 417
 418                 vm = p->p_vmspace;
 419
 420                 switch (p->p_stat) {
 421                 default:
 422                         continue;
 423
 424                 case SSLEEP:
 425                 case SSTOP:
 426                         /*
 427                          * do not swapout a realtime process
 428                          */
 429                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 430                                 continue;
 431
 432                         /*
 433                          * Do not swapout a process waiting on a critical
 434                          * event of some kind.  Also guarantee swap_idle_threshold1
 435                          * time in memory.
 436                          */
 437                         if (((p->p_priority & 0x7f) < PSOCK) ||
 438                                 (p->p_slptime < swap_idle_threshold1))
 439                                 continue;
 440
 441                         /*
 442                          * If the system is under memory stress, or if we are swapping
 443                          * idle processes >= swap_idle_threshold2, then swap the process
 444                          * out.
 445                          */
 446                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 447                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 448                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 449                                 continue;
 450
 451                         ++vm->vm_refcnt;
 452                         /*
 453                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 454                          * data structures there is a possible deadlock.
 455                          */
 456                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 457                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 458                                         (void *)0, curproc)) {
 459                                 vmspace_free(vm);
 460                                 continue;
 461                         }
 462                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 463                         /*
 464                          * If the process has been asleep for awhile and had
 465                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 466                          */
 467                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 468                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 469                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 470                                 swapout(p);
 471                                 vmspace_free(vm);
 472                                 didswap++;
 473                                 goto retry;
 474                         }
 475                 }
 476         }
 477         /*
 478          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 479          * then wakeup the sched process.
 480          */
 481         if (didswap)
 482                 wakeup(&proc0);
 483 }
 484
 485 static void
 486 swapout(p)
 487         register struct proc *p;
 488 {
 489
 490 #if defined(SWAP_DEBUG)
 491         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 492 #endif
 493         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 494         /*
 495          * remember the process resident count
 496          */
 497         p->p_vmspace->vm_swrss =
 498             p->p_vmspace->vm_pmap.pm_stats.resident_count;
 499
 500         (void) splhigh();
 501         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 502         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 503         if (p->p_stat == SRUN)
 504                 remrq(p);
 505         (void) spl0();
 506
 507         pmap_swapout_proc(p);
 508
 509         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 510         p->p_swtime = 0;
 511 }
 512 #endif /* !NO_SWAPPING */