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