]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_glue.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r99146,
[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 static void vm_init_limits(void *);
103 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
104
105 /*
106  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
107  *
108  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
109  */
110 static void scheduler(void *);
111 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
112
113 #ifndef NO_SWAPPING
114 static void swapout(struct proc *);
115 #endif
116
117 /*
118  * MPSAFE
119  */
120 int
121 kernacc(addr, len, rw)
122         caddr_t addr;
123         int len, rw;
124 {
125         boolean_t rv;
126         vm_offset_t saddr, eaddr;
127         vm_prot_t prot;
128
129         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
130             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
131         prot = rw;
132         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
133         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
134         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
135         return (rv == TRUE);
136 }
137
138 /*
139  * MPSAFE
140  */
141 int
142 useracc(addr, len, rw)
143         caddr_t addr;
144         int len, rw;
145 {
146         boolean_t rv;
147         vm_prot_t prot;
148
149         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
150             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
151         prot = rw;
152         /*
153          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
154          * page tables - they are in the map.
155          *
156          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
157          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
158          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
159          * used as a max in vm_mmap.c.
160          */
161         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
162             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
163                 return (FALSE);
164         }
165         rv = vm_map_check_protection(&curproc->p_vmspace->vm_map,
166             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
167             prot);
168         return (rv == TRUE);
169 }
170
171 /*
172  * MPSAFE
173  */
174 void
175 vslock(addr, len)
176         caddr_t addr;
177         u_int len;
178 {
179
180         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
181             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
182 }
183
184 /*
185  * MPSAFE
186  */
187 void
188 vsunlock(addr, len)
189         caddr_t addr;
190         u_int len;
191 {
192
193         vm_map_unwire(&curproc->p_vmspace->vm_map,
194             trunc_page((vm_offset_t)addr),
195             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
196 }
197
198 /*
199  * Implement fork's actions on an address space.
200  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
201  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
202  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
203  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
204  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
205  */
206 void
207 vm_forkproc(td, p2, td2, flags)
208         struct thread *td;
209         struct proc *p2;
210         struct thread *td2;
211         int flags;
212 {
213         struct proc *p1 = td->td_proc;
214         struct user *up;
215
216         GIANT_REQUIRED;
217
218         if ((flags & RFPROC) == 0) {
219                 /*
220                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
221                  * this changes shared memory amongst threads, into
222                  * COW locally.
223                  */
224                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
225                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
226                                 vmspace_unshare(p1);
227                         }
228                 }
229                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
230                 return;
231         }
232
233         if (flags & RFMEM) {
234                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
235                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
236         }
237
238         while (vm_page_count_severe()) {
239                 VM_WAIT;
240         }
241
242         if ((flags & RFMEM) == 0) {
243                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
244
245                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
246
247                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
248                         shmfork(p1, p2);
249         }
250
251         pmap_new_proc(p2);
252         pmap_new_thread(td2);           /* Initial thread */
253
254         /* XXXKSE this is unsatisfactory but should be adequate */
255         up = p2->p_uarea;
256
257         /*
258          * p_stats currently points at fields in the user struct
259          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
260          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
261          *
262          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
263          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
264          */
265         p2->p_stats = &up->u_stats;
266         if (p2->p_sigacts == NULL) {
267                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
268                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
269                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
270                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
271         }
272
273         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
274             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
275                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
276         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
277             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
278                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
279
280
281         /*
282          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
283          * and make the child ready to run.
284          */
285         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
286 }
287
288 /*
289  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
290  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
291  * the process was still executing.
292  */
293 void
294 vm_waitproc(p)
295         struct proc *p;
296 {
297         struct thread *td;
298
299         GIANT_REQUIRED;
300         cpu_wait(p);
301         pmap_dispose_proc(p);           /* drop per-process resources */
302 /* XXXKSE by here there should not be any threads left! */
303         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
304                 panic("vm_waitproc: Survivor thread!");
305                 pmap_dispose_thread(td);
306         }
307         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
308 }
309
310 /*
311  * Set default limits for VM system.
312  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
313  *
314  * XXX should probably act directly on proc0.
315  */
316 static void
317 vm_init_limits(udata)
318         void *udata;
319 {
320         struct proc *p = udata;
321         int rss_limit;
322
323         /*
324          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
325          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
326          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
327          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
328          * and reduces thrashing of the object cache.
329          */
330         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
331         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
332         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
333         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
334         /* limit the limit to no less than 2MB */
335         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
336         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
337         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
338 }
339
340 void
341 faultin(p)
342         struct proc *p;
343 {
344         struct thread *td;
345         GIANT_REQUIRED;
346
347         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
348         mtx_lock_spin(&sched_lock);
349         if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0) {
350                 ++p->p_lock;
351                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
352                 PROC_UNLOCK(p);
353
354                 pmap_swapin_proc(p);
355                 FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
356                         pmap_swapin_thread(td);
357
358                 PROC_LOCK(p);
359                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
360                 FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
361                         if (td->td_state == TDS_RUNQ)   /* XXXKSE */
362                                 setrunqueue(td);
363
364                 p->p_sflag |= PS_INMEM;
365
366                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
367                 --p->p_lock;
368         }
369         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
370 }
371
372 /*
373  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
374  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
375  * time, it will be swapped in anyway.
376  *
377  *  XXXKSE - process with the thread with highest priority counts..
378  *
379  * Giant is still held at this point, to be released in tsleep.
380  */
381 /* ARGSUSED*/
382 static void
383 scheduler(dummy)
384         void *dummy;
385 {
386         struct proc *p;
387         struct thread *td;
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                 if (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPING)) {
407                         continue;
408                 }
409                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
410                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
411                         /* Only consider runnable threads */
412                         if (td->td_state == TDS_RUNQ) {
413                                 kg = td->td_ksegrp;
414                                 pri = p->p_swtime + kg->kg_slptime;
415                                 if ((p->p_sflag & PS_SWAPINREQ) == 0) {
416                                         pri -= kg->kg_nice * 8;
417                                 }
418
419                                 /*
420                                  * if this ksegrp is higher priority
421                                  * and there is enough space, then select
422                                  * this process instead of the previous
423                                  * selection.
424                                  */
425                                 if (pri > ppri) {
426                                         pp = p;
427                                         ppri = pri;
428                                 }
429                         }
430                 }
431                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
432         }
433         sx_sunlock(&allproc_lock);
434
435         /*
436          * Nothing to do, back to sleep.
437          */
438         if ((p = pp) == NULL) {
439                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", maxslp * hz / 2);
440                 goto loop;
441         }
442         mtx_lock_spin(&sched_lock);
443         p->p_sflag &= ~PS_SWAPINREQ;
444         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
445
446         /*
447          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
448          * [What checks the space? ]
449          */
450         PROC_LOCK(p);
451         faultin(p);
452         PROC_UNLOCK(p);
453         mtx_lock_spin(&sched_lock);
454         p->p_swtime = 0;
455         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
456         goto loop;
457 }
458
459 #ifndef NO_SWAPPING
460
461 /*
462  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
463  */
464 static int swap_idle_threshold1 = 2;
465 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
466         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
467
468 /*
469  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
470  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
471  */
472 static int swap_idle_threshold2 = 10;
473 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
474         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
475
476 /*
477  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
478  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
479  * process in case we need the room for a swapin.
480  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
481  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
482  * if any, otherwise the longest-resident process.
483  */
484 void
485 swapout_procs(action)
486 int action;
487 {
488         struct proc *p;
489         struct thread *td;
490         struct ksegrp *kg;
491         struct proc *outp, *outp2;
492         int outpri, outpri2;
493         int didswap = 0;
494
495         GIANT_REQUIRED;
496
497         outp = outp2 = NULL;
498         outpri = outpri2 = INT_MIN;
499 retry:
500         sx_slock(&allproc_lock);
501         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
502                 struct vmspace *vm;
503                 int minslptime = 100000;
504                 
505                 PROC_LOCK(p);
506                 if (p->p_lock != 0 ||
507                     (p->p_flag & (P_STOPPED_SNGL|P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)) != 0) {
508                         PROC_UNLOCK(p);
509                         continue;
510                 }
511                 /*
512                  * only aiod changes vmspace, however it will be
513                  * skipped because of the if statement above checking 
514                  * for P_SYSTEM
515                  */
516                 vm = p->p_vmspace;
517                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
518                 if ((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPING)) != PS_INMEM) {
519                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
520                         PROC_UNLOCK(p);
521                         continue;
522                 }
523
524                 switch (p->p_state) {
525                 default:
526                         /* Don't swap out processes in any sort
527                          * of 'special' state. */
528                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
529                         PROC_UNLOCK(p);
530                         continue;
531
532                 case PRS_NORMAL:
533                         /*
534                          * do not swapout a realtime process
535                          * Check all the thread groups..
536                          */
537                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
538                                 if (PRI_IS_REALTIME(kg->kg_pri_class)) {
539                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
540                                         PROC_UNLOCK(p);
541                                         goto nextproc;
542                                 }
543
544                                 /*
545                                  * Do not swapout a process waiting
546                                  * on a critical event of some kind. 
547                                  * Also guarantee swap_idle_threshold1
548                                  * time in memory.
549                                  */
550                                 if (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold1) {
551                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
552                                         PROC_UNLOCK(p);
553                                         goto nextproc;
554                                 }
555                                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
556                                         if ((td->td_priority) < PSOCK) {
557                                                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
558                                                 PROC_UNLOCK(p);
559                                                 goto nextproc;
560                                         }
561                                 }
562                                 /*
563                                  * If the system is under memory stress,
564                                  * or if we are swapping
565                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
566                                  * then swap the process out.
567                                  */
568                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
569                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
570                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold2))) {
571                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
572                                         PROC_UNLOCK(p);
573                                         goto nextproc;
574                                 }
575                                 if (minslptime > kg->kg_slptime)
576                                         minslptime = kg->kg_slptime;
577                         }
578
579                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
580                         ++vm->vm_refcnt;
581                         /*
582                          * do not swapout a process that
583                          * is waiting for VM
584                          * data structures there is a
585                          * possible deadlock.
586                          */
587                         if (!vm_map_trylock(&vm->vm_map)) {
588                                 vmspace_free(vm);
589                                 PROC_UNLOCK(p);
590                                 goto nextproc;
591                         }
592                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
593                         /*
594                          * If the process has been asleep for awhile and had
595                          * most of its pages taken away already, swap it out.
596                          */
597                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
598                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
599                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
600                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
601                                 swapout(p);
602                                 vmspace_free(vm);
603                                 didswap++;
604                                 goto retry;
605                         }
606                         PROC_UNLOCK(p);
607                         vmspace_free(vm);
608                 }
609 nextproc:
610                 continue;
611         }
612         sx_sunlock(&allproc_lock);
613         /*
614          * If we swapped something out, and another process needed memory,
615          * then wakeup the sched process.
616          */
617         if (didswap)
618                 wakeup(&proc0);
619 }
620
621 static void
622 swapout(p)
623         struct proc *p;
624 {
625         struct thread *td;
626
627         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
628 #if defined(SWAP_DEBUG)
629         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
630 #endif
631         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
632         /*
633          * remember the process resident count
634          */
635         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
636
637         mtx_lock_spin(&sched_lock);
638         p->p_sflag &= ~PS_INMEM;
639         p->p_sflag |= PS_SWAPPING;
640         PROC_UNLOCK(p);
641         FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
642                 if (td->td_state == TDS_RUNQ)   /* XXXKSE */
643                         remrunqueue(td);        /* XXXKSE */
644         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
645
646         pmap_swapout_proc(p);
647         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
648                 pmap_swapout_thread(td);
649         mtx_lock_spin(&sched_lock);
650         p->p_sflag &= ~PS_SWAPPING;
651         p->p_swtime = 0;
652         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
653 }
654 #endif /* !NO_SWAPPING */