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