]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_glue.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r89857,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / 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  * $FreeBSD$
63  */
64
65 #include "opt_vm.h"
66
67 #include <sys/param.h>
68 #include <sys/systm.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <sys/mutex.h>
71 #include <sys/proc.h>
72 #include <sys/resourcevar.h>
73 #include <sys/shm.h>
74 #include <sys/vmmeter.h>
75 #include <sys/sx.h>
76 #include <sys/sysctl.h>
77
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/ktr.h>
80 #include <sys/unistd.h>
81
82 #include <machine/limits.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_kern.h>
91 #include <vm/vm_extern.h>
92
93 #include <sys/user.h>
94
95 extern int maxslp;
96
97 /*
98  * System initialization
99  *
100  * Note: proc0 from proc.h
101  */
102
103 static void vm_init_limits __P((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 __P((void *));
112 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
113
114 #ifndef NO_SWAPPING
115 static void swapout __P((struct proc *));
116 #endif
117
118 int
119 kernacc(addr, len, rw)
120         caddr_t addr;
121         int len, rw;
122 {
123         boolean_t rv;
124         vm_offset_t saddr, eaddr;
125         vm_prot_t prot;
126
127         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
128             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
129         prot = rw;
130         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
131         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
132         vm_map_lock_read(kernel_map);
133         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
134         vm_map_unlock_read(kernel_map);
135         return (rv == TRUE);
136 }
137
138 int
139 useracc(addr, len, rw)
140         caddr_t addr;
141         int len, rw;
142 {
143         boolean_t rv;
144         vm_prot_t prot;
145         vm_map_t map;
146         vm_map_entry_t save_hint;
147
148         GIANT_REQUIRED;
149
150         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
151             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
152         prot = rw;
153         /*
154          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
155          * page tables - they are in the map.
156          *
157          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
158          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
159          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
160          * used as a max in vm_mmap.c.
161          */
162         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
163             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
164                 return (FALSE);
165         }
166         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
167         vm_map_lock_read(map);
168         /*
169          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
170          * the map hint unnecessarily.
171          */
172         save_hint = map->hint;
173         rv = vm_map_check_protection(map,
174             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
175         map->hint = save_hint;
176         vm_map_unlock_read(map);
177         
178         return (rv == TRUE);
179 }
180
181 void
182 vslock(addr, len)
183         caddr_t addr;
184         u_int len;
185 {
186         GIANT_REQUIRED;
187         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map,
188             trunc_page((vm_offset_t)addr),
189             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
190 }
191
192 void
193 vsunlock(addr, len)
194         caddr_t addr;
195         u_int len;
196 {
197         GIANT_REQUIRED;
198         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map,
199             trunc_page((vm_offset_t)addr),
200             round_page((vm_offset_t)addr + len), TRUE);
201 }
202
203 /*
204  * Implement fork's actions on an address space.
205  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
206  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
207  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
208  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
209  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
210  */
211 void
212 vm_forkproc(td, p2, flags)
213         struct thread *td;
214         struct proc *p2;
215         int flags;
216 {
217         struct proc *p1 = td->td_proc;
218         struct user *up;
219
220         GIANT_REQUIRED;
221
222         if ((flags & RFPROC) == 0) {
223                 /*
224                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
225                  * this changes shared memory amongst threads, into
226                  * COW locally.
227                  */
228                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
229                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
230                                 vmspace_unshare(p1);
231                         }
232                 }
233                 cpu_fork(td, p2, flags);
234                 return;
235         }
236
237         if (flags & RFMEM) {
238                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
239                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
240         }
241
242         while (vm_page_count_severe()) {
243                 VM_WAIT;
244         }
245
246         if ((flags & RFMEM) == 0) {
247                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
248
249                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
250
251                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
252                         shmfork(p1, p2);
253         }
254
255         pmap_new_proc(p2);
256         pmap_new_thread(&p2->p_thread);         /* Initial thread */
257
258         /* XXXKSE this is unsatisfactory but should be adequate */
259         up = p2->p_uarea;
260
261         /*
262          * p_stats currently points at fields in the user struct
263          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
264          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
265          *
266          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
267          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
268          */
269         p2->p_stats = &up->u_stats;
270         if (p2->p_sigacts == NULL) {
271                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
272                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
273                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
274                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
275         }
276
277         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
278             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
279                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
280         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
281             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
282                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
283
284
285         /*
286          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
287          * and make the child ready to run.
288          */
289         cpu_fork(td, p2, flags);
290 }
291
292 /*
293  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
294  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
295  * the process was still executing.
296  */
297 void
298 vm_waitproc(p)
299         struct proc *p;
300 {
301         struct thread *td;
302
303         GIANT_REQUIRED;
304         cpu_wait(p);
305         pmap_dispose_proc(p);           /* drop per-process resources */
306         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
307                 pmap_dispose_thread(td);
308         vmspace_free(p->p_vmspace);     /* and clean-out the vmspace */
309 }
310
311 /*
312  * Set default limits for VM system.
313  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
314  *
315  * XXX should probably act directly on proc0.
316  */
317 static void
318 vm_init_limits(udata)
319         void *udata;
320 {
321         struct proc *p = udata;
322         int rss_limit;
323
324         /*
325          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
326          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
327          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
328          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
329          * and reduces thrashing of the object cache.
330          */
331         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
332         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
333         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
334         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
335         /* limit the limit to no less than 2MB */
336         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
337         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
338         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
339 }
340
341 void
342 faultin(p)
343         struct proc *p;
344 {
345         struct thread *td;
346         GIANT_REQUIRED;
347
348         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
349         mtx_lock_spin(&sched_lock);
350         if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0) {
351                 ++p->p_lock;
352                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
353                 PROC_UNLOCK(p);
354
355                 pmap_swapin_proc(p);
356                 FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
357                         pmap_swapin_thread(td);
358
359                 PROC_LOCK(p);
360                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
361                 FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
362                         if (td->td_proc->p_stat == SRUN)        /* XXXKSE */
363                                 setrunqueue(td);
364
365                 p->p_sflag |= PS_INMEM;
366
367                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
368                 --p->p_lock;
369         }
370         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
371 }
372
373 /*
374  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
375  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
376  * time, it will be swapped in anyway.
377  *
378  *  XXXKSE - KSEGRP with highest priority counts..
379  *
380  * Giant is still held at this point, to be released in tsleep.
381  */
382 /* ARGSUSED*/
383 static void
384 scheduler(dummy)
385         void *dummy;
386 {
387         struct proc *p;
388         int pri;
389         struct proc *pp;
390         int ppri;
391
392         mtx_assert(&Giant, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
393         /* GIANT_REQUIRED */
394
395 loop:
396         if (vm_page_count_min()) {
397                 VM_WAIT;
398                 goto loop;
399         }
400
401         pp = NULL;
402         ppri = INT_MIN;
403         sx_slock(&allproc_lock);
404         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
405                 struct ksegrp *kg;
406                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
407                 if (p->p_stat == SRUN
408                 && (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPING)) == 0) {
409                         /* Find the minimum sleeptime for the process */
410                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
411                                 pri = p->p_swtime + kg->kg_slptime;
412                                 if ((p->p_sflag & PS_SWAPINREQ) == 0) {
413                                         pri -= kg->kg_nice * 8;
414                                 }
415                                 
416
417                                 /*
418                                  * if this ksegrp is higher priority
419                                  * and there is enough space, then select
420                                  * this process instead of the previous
421                                  * selection.
422                                  */
423                                 if (pri > ppri) {
424                                         pp = p;
425                                         ppri = pri;
426                                 }
427                         }
428                 }
429                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
430         }
431         sx_sunlock(&allproc_lock);
432
433         /*
434          * Nothing to do, back to sleep.
435          */
436         if ((p = pp) == NULL) {
437                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", maxslp * hz / 2);
438                 goto loop;
439         }
440         mtx_lock_spin(&sched_lock);
441         p->p_sflag &= ~PS_SWAPINREQ;
442         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
443
444         /*
445          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
446          */
447         PROC_LOCK(p);
448         faultin(p);
449         PROC_UNLOCK(p);
450         mtx_lock_spin(&sched_lock);
451         p->p_swtime = 0;
452         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
453         goto loop;
454 }
455
456 #ifndef NO_SWAPPING
457
458 /*
459  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
460  */
461 static int swap_idle_threshold1 = 2;
462 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
463         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
464
465 /*
466  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
467  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
468  */
469 static int swap_idle_threshold2 = 10;
470 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
471         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
472
473 /*
474  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
475  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
476  * process in case we need the room for a swapin.
477  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
478  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
479  * if any, otherwise the longest-resident process.
480  */
481 void
482 swapout_procs(action)
483 int action;
484 {
485         struct proc *p;
486         struct ksegrp *kg;
487         struct proc *outp, *outp2;
488         int outpri, outpri2;
489         int didswap = 0;
490
491         GIANT_REQUIRED;
492
493         outp = outp2 = NULL;
494         outpri = outpri2 = INT_MIN;
495 retry:
496         sx_slock(&allproc_lock);
497         LIST_FOREACH(p, &allproc, p_list) {
498                 struct vmspace *vm;
499                 int minslptime = 100000;
500                 
501                 PROC_LOCK(p);
502                 if (p->p_lock != 0 ||
503                     (p->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)) != 0) {
504                         PROC_UNLOCK(p);
505                         continue;
506                 }
507                 /*
508                  * only aiod changes vmspace, however it will be
509                  * skipped because of the if statement above checking 
510                  * for P_SYSTEM
511                  */
512                 vm = p->p_vmspace;
513                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
514                 if ((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPING)) != PS_INMEM) {
515                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
516                         PROC_UNLOCK(p);
517                         continue;
518                 }
519
520                 switch (p->p_stat) {
521                 default:
522                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
523                         PROC_UNLOCK(p);
524                         continue;
525
526                 case SSLEEP:
527                 case SSTOP:
528                         /*
529                          * do not swapout a realtime process
530                          * Check all the thread groups..
531                          */
532                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
533                                 if (PRI_IS_REALTIME(kg->kg_pri.pri_class)) {
534                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
535                                         PROC_UNLOCK(p);
536                                         goto nextproc;
537                                 }
538
539                                 /*
540                                  * Do not swapout a process waiting
541                                  * on a critical event of some kind. 
542                                  * Also guarantee swap_idle_threshold1
543                                  * time in memory.
544                                  */
545                                 if (((kg->kg_pri.pri_level) < PSOCK) ||
546                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold1)) {
547                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
548                                         PROC_UNLOCK(p);
549                                         goto nextproc;
550                                 }
551
552                                 /*
553                                  * If the system is under memory stress,
554                                  * or if we are swapping
555                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
556                                  * then swap the process out.
557                                  */
558                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
559                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
560                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold2))) {
561                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
562                                         PROC_UNLOCK(p);
563                                         goto nextproc;
564                                 }
565                                 if (minslptime > kg->kg_slptime)
566                                         minslptime = kg->kg_slptime;
567                         }
568
569                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
570                         ++vm->vm_refcnt;
571                         /*
572                          * do not swapout a process that
573                          * is waiting for VM
574                          * data structures there is a
575                          * possible deadlock.
576                          */
577                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
578                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
579                                         NULL, curthread)) {
580                                 vmspace_free(vm);
581                                 PROC_UNLOCK(p);
582                                 goto nextproc;
583                         }
584                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
585                         /*
586                          * If the process has been asleep for awhile and had
587                          * most of its pages taken away already, swap it out.
588                          */
589                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
590                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
591                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
592                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
593                                 swapout(p);
594                                 vmspace_free(vm);
595                                 didswap++;
596                                 goto retry;
597                         }
598                         PROC_UNLOCK(p);
599                         vmspace_free(vm);
600                 }
601 nextproc:
602         }
603         sx_sunlock(&allproc_lock);
604         /*
605          * If we swapped something out, and another process needed memory,
606          * then wakeup the sched process.
607          */
608         if (didswap)
609                 wakeup(&proc0);
610 }
611
612 static void
613 swapout(p)
614         struct proc *p;
615 {
616         struct thread *td;
617
618         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
619 #if defined(SWAP_DEBUG)
620         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
621 #endif
622         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
623         /*
624          * remember the process resident count
625          */
626         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
627
628         mtx_lock_spin(&sched_lock);
629         p->p_sflag &= ~PS_INMEM;
630         p->p_sflag |= PS_SWAPPING;
631         PROC_UNLOCK(p);
632         FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
633                 if (td->td_proc->p_stat == SRUN)        /* XXXKSE */
634                         remrunqueue(td);        /* XXXKSE */
635         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
636
637         pmap_swapout_proc(p);
638         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
639                 pmap_swapout_thread(td);
640
641         mtx_lock_spin(&sched_lock);
642         p->p_sflag &= ~PS_SWAPPING;
643         p->p_swtime = 0;
644         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
645 }
646 #endif /* !NO_SWAPPING */