]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_glue.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r95567,
[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 int
118 kernacc(addr, len, rw)
119         caddr_t addr;
120         int len, rw;
121 {
122         boolean_t rv;
123         vm_offset_t saddr, eaddr;
124         vm_prot_t prot;
125
126         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
127             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
128         prot = rw;
129         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
130         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
131         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
132         return (rv == TRUE);
133 }
134
135 int
136 useracc(addr, len, rw)
137         caddr_t addr;
138         int len, rw;
139 {
140         boolean_t rv;
141         vm_prot_t prot;
142
143         GIANT_REQUIRED;
144
145         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
146             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
147         prot = rw;
148         /*
149          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
150          * page tables - they are in the map.
151          *
152          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
153          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
154          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
155          * used as a max in vm_mmap.c.
156          */
157         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
158             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
159                 return (FALSE);
160         }
161         rv = vm_map_check_protection(&curproc->p_vmspace->vm_map,
162             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
163             prot);
164         return (rv == TRUE);
165 }
166
167 void
168 vslock(addr, len)
169         caddr_t addr;
170         u_int len;
171 {
172         GIANT_REQUIRED;
173         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map,
174             trunc_page((vm_offset_t)addr),
175             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
176 }
177
178 void
179 vsunlock(addr, len)
180         caddr_t addr;
181         u_int len;
182 {
183         GIANT_REQUIRED;
184         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map,
185             trunc_page((vm_offset_t)addr),
186             round_page((vm_offset_t)addr + len), TRUE);
187 }
188
189 /*
190  * Implement fork's actions on an address space.
191  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
192  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
193  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
194  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
195  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
196  */
197 void
198 vm_forkproc(td, p2, td2, flags)
199         struct thread *td;
200         struct proc *p2;
201         struct thread *td2;
202         int flags;
203 {
204         struct proc *p1 = td->td_proc;
205         struct user *up;
206
207         GIANT_REQUIRED;
208
209         if ((flags & RFPROC) == 0) {
210                 /*
211                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
212                  * this changes shared memory amongst threads, into
213                  * COW locally.
214                  */
215                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
216                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
217                                 vmspace_unshare(p1);
218                         }
219                 }
220                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
221                 return;
222         }
223
224         if (flags & RFMEM) {
225                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
226                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
227         }
228
229         while (vm_page_count_severe()) {
230                 VM_WAIT;
231         }
232
233         if ((flags & RFMEM) == 0) {
234                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
235
236                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
237
238                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
239                         shmfork(p1, p2);
240         }
241
242         pmap_new_proc(p2);
243         pmap_new_thread(td2);           /* Initial thread */
244
245         /* XXXKSE this is unsatisfactory but should be adequate */
246         up = p2->p_uarea;
247
248         /*
249          * p_stats currently points at fields in the user struct
250          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
251          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
252          *
253          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
254          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
255          */
256         p2->p_stats = &up->u_stats;
257         if (p2->p_sigacts == NULL) {
258                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
259                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
260                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
261                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
262         }
263
264         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
265             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
266                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
267         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
268             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
269                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
270
271
272         /*
273          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
274          * and make the child ready to run.
275          */
276         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
277 }
278
279 /*
280  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
281  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
282  * the process was still executing.
283  */
284 void
285 vm_waitproc(p)
286         struct proc *p;
287 {
288         struct thread *td;
289
290         GIANT_REQUIRED;
291         cpu_wait(p);
292         pmap_dispose_proc(p);           /* drop per-process resources */
293         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
294                 pmap_dispose_thread(td);
295         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
296 }
297
298 /*
299  * Set default limits for VM system.
300  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
301  *
302  * XXX should probably act directly on proc0.
303  */
304 static void
305 vm_init_limits(udata)
306         void *udata;
307 {
308         struct proc *p = udata;
309         int rss_limit;
310
311         /*
312          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
313          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
314          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
315          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
316          * and reduces thrashing of the object cache.
317          */
318         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
319         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
320         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
321         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
322         /* limit the limit to no less than 2MB */
323         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
324         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
325         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
326 }
327
328 void
329 faultin(p)
330         struct proc *p;
331 {
332         struct thread *td;
333         GIANT_REQUIRED;
334
335         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
336         mtx_lock_spin(&sched_lock);
337         if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0) {
338                 ++p->p_lock;
339                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
340                 PROC_UNLOCK(p);
341
342                 pmap_swapin_proc(p);
343                 FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
344                         pmap_swapin_thread(td);
345
346                 PROC_LOCK(p);
347                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
348                 FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
349                         if (td->td_proc->p_stat == SRUN)        /* XXXKSE */
350                                 setrunqueue(td);
351
352                 p->p_sflag |= PS_INMEM;
353
354                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
355                 --p->p_lock;
356         }
357         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
358 }
359
360 /*
361  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
362  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
363  * time, it will be swapped in anyway.
364  *
365  *  XXXKSE - KSEGRP with highest priority counts..
366  *
367  * Giant is still held at this point, to be released in tsleep.
368  */
369 /* ARGSUSED*/
370 static void
371 scheduler(dummy)
372         void *dummy;
373 {
374         struct proc *p;
375         int pri;
376         struct proc *pp;
377         int ppri;
378
379         mtx_assert(&Giant, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
380         /* GIANT_REQUIRED */
381
382 loop:
383         if (vm_page_count_min()) {
384                 VM_WAIT;
385                 goto loop;
386         }
387
388         pp = NULL;
389         ppri = INT_MIN;
390         sx_slock(&allproc_lock);
391         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
392                 struct ksegrp *kg;
393                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
394                 if (p->p_stat == SRUN
395                 && (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPING)) == 0) {
396                         /* Find the minimum sleeptime for the process */
397                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
398                                 pri = p->p_swtime + kg->kg_slptime;
399                                 if ((p->p_sflag & PS_SWAPINREQ) == 0) {
400                                         pri -= kg->kg_nice * 8;
401                                 }
402
403                                 /*
404                                  * if this ksegrp is higher priority
405                                  * and there is enough space, then select
406                                  * this process instead of the previous
407                                  * selection.
408                                  */
409                                 if (pri > ppri) {
410                                         pp = p;
411                                         ppri = pri;
412                                 }
413                         }
414                 }
415                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
416         }
417         sx_sunlock(&allproc_lock);
418
419         /*
420          * Nothing to do, back to sleep.
421          */
422         if ((p = pp) == NULL) {
423                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", maxslp * hz / 2);
424                 goto loop;
425         }
426         mtx_lock_spin(&sched_lock);
427         p->p_sflag &= ~PS_SWAPINREQ;
428         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
429
430         /*
431          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
432          */
433         PROC_LOCK(p);
434         faultin(p);
435         PROC_UNLOCK(p);
436         mtx_lock_spin(&sched_lock);
437         p->p_swtime = 0;
438         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
439         goto loop;
440 }
441
442 #ifndef NO_SWAPPING
443
444 /*
445  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
446  */
447 static int swap_idle_threshold1 = 2;
448 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
449         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
450
451 /*
452  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
453  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
454  */
455 static int swap_idle_threshold2 = 10;
456 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
457         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
458
459 /*
460  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
461  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
462  * process in case we need the room for a swapin.
463  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
464  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
465  * if any, otherwise the longest-resident process.
466  */
467 void
468 swapout_procs(action)
469 int action;
470 {
471         struct proc *p;
472         struct ksegrp *kg;
473         struct proc *outp, *outp2;
474         int outpri, outpri2;
475         int didswap = 0;
476
477         GIANT_REQUIRED;
478
479         outp = outp2 = NULL;
480         outpri = outpri2 = INT_MIN;
481 retry:
482         sx_slock(&allproc_lock);
483         LIST_FOREACH(p, &allproc, p_list) {
484                 struct vmspace *vm;
485                 int minslptime = 100000;
486                 
487                 PROC_LOCK(p);
488                 if (p->p_lock != 0 ||
489                     (p->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)) != 0) {
490                         PROC_UNLOCK(p);
491                         continue;
492                 }
493                 /*
494                  * only aiod changes vmspace, however it will be
495                  * skipped because of the if statement above checking 
496                  * for P_SYSTEM
497                  */
498                 vm = p->p_vmspace;
499                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
500                 if ((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPING)) != PS_INMEM) {
501                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
502                         PROC_UNLOCK(p);
503                         continue;
504                 }
505
506                 switch (p->p_stat) {
507                 default:
508                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
509                         PROC_UNLOCK(p);
510                         continue;
511
512                 case SSLEEP:
513                 case SSTOP:
514                         /*
515                          * do not swapout a realtime process
516                          * Check all the thread groups..
517                          */
518                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
519                                 if (PRI_IS_REALTIME(kg->kg_pri_class)) {
520                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
521                                         PROC_UNLOCK(p);
522                                         goto nextproc;
523                                 }
524
525                                 /*
526                                  * Do not swapout a process waiting
527                                  * on a critical event of some kind. 
528                                  * Also guarantee swap_idle_threshold1
529                                  * time in memory.
530                                  */
531                                 if (((FIRST_THREAD_IN_PROC(p)->td_priority) < PSOCK) ||
532                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold1)) {
533                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
534                                         PROC_UNLOCK(p);
535                                         goto nextproc;
536                                 }
537
538                                 /*
539                                  * If the system is under memory stress,
540                                  * or if we are swapping
541                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
542                                  * then swap the process out.
543                                  */
544                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
545                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
546                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold2))) {
547                                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
548                                         PROC_UNLOCK(p);
549                                         goto nextproc;
550                                 }
551                                 if (minslptime > kg->kg_slptime)
552                                         minslptime = kg->kg_slptime;
553                         }
554
555                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
556                         ++vm->vm_refcnt;
557                         /*
558                          * do not swapout a process that
559                          * is waiting for VM
560                          * data structures there is a
561                          * possible deadlock.
562                          */
563                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
564                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
565                                         NULL, curthread)) {
566                                 vmspace_free(vm);
567                                 PROC_UNLOCK(p);
568                                 goto nextproc;
569                         }
570                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
571                         /*
572                          * If the process has been asleep for awhile and had
573                          * most of its pages taken away already, swap it out.
574                          */
575                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
576                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
577                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
578                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
579                                 swapout(p);
580                                 vmspace_free(vm);
581                                 didswap++;
582                                 goto retry;
583                         }
584                         PROC_UNLOCK(p);
585                         vmspace_free(vm);
586                 }
587 nextproc:
588                 continue;
589         }
590         sx_sunlock(&allproc_lock);
591         /*
592          * If we swapped something out, and another process needed memory,
593          * then wakeup the sched process.
594          */
595         if (didswap)
596                 wakeup(&proc0);
597 }
598
599 static void
600 swapout(p)
601         struct proc *p;
602 {
603         struct thread *td;
604
605         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
606 #if defined(SWAP_DEBUG)
607         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
608 #endif
609         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
610         /*
611          * remember the process resident count
612          */
613         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
614
615         mtx_lock_spin(&sched_lock);
616         p->p_sflag &= ~PS_INMEM;
617         p->p_sflag |= PS_SWAPPING;
618         PROC_UNLOCK(p);
619         FOREACH_THREAD_IN_PROC (p, td)
620                 if (td->td_proc->p_stat == SRUN)        /* XXXKSE */
621                         remrunqueue(td);        /* XXXKSE */
622         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
623
624         pmap_swapout_proc(p);
625         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
626                 pmap_swapout_thread(td);
627
628         mtx_lock_spin(&sched_lock);
629         p->p_sflag &= ~PS_SWAPPING;
630         p->p_swtime = 0;
631         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
632 }
633 #endif /* !NO_SWAPPING */