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