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/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 <vm/vm.h>
  83 #include <vm/vm_param.h>
  84 #include <vm/pmap.h>
  85 #include <vm/vm_map.h>
  86 #include <vm/vm_page.h>
  87 #include <vm/vm_pageout.h>
  88 #include <vm/vm_object.h>
  89 #include <vm/vm_kern.h>
  90 #include <vm/vm_extern.h>
  91 #include <vm/vm_pager.h>
  92 #include <vm/swap_pager.h>
  93
  94 extern int maxslp;
  95
  96 /*
  97  * System initialization
  98  *
  99  * Note: proc0 from proc.h
 100  */
 101 static void vm_init_limits(void *);
 102 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
 103
 104 /*
 105  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 106  *
 107  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 108  */
 109 static void scheduler(void *);
 110 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_ANY, scheduler, NULL)
 111
 112 #ifndef NO_SWAPPING
 113 static void swapout(struct proc *);
 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         PROC_LOCK(curproc);
 199         if (ptoa(npages +
 200             pmap_wired_count(vm_map_pmap(&curproc->p_vmspace->vm_map))) >
 201             lim_cur(curproc, RLIMIT_MEMLOCK)) {
 202                 PROC_UNLOCK(curproc);
 203                 return (ENOMEM);
 204         }
 205         PROC_UNLOCK(curproc);
 206 #if 0
 207         /*
 208          * XXX - not yet
 209          *
 210          * The limit for transient usage of wired pages should be
 211          * larger than for "permanent" wired pages (mlock()).
 212          *
 213          * Also, the sysctl code, which is the only present user
 214          * of vslock(), does a hard loop on EAGAIN.
 215          */
 216         if (npages + cnt.v_wire_count > vm_page_max_wired)
 217                 return (EAGAIN);
 218 #endif
 219         error = vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, start, end,
 220             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 221         /*
 222          * Return EFAULT on error to match copy{in,out}() behaviour
 223          * rather than returning ENOMEM like mlock() would.
 224          */
 225         return (error == KERN_SUCCESS ? 0 : EFAULT);
 226 }
 227
 228 void
 229 vsunlock(void *addr, size_t len)
 230 {
 231
 232         /* Rely on the parameter sanity checks performed by vslock(). */
 233         (void)vm_map_unwire(&curproc->p_vmspace->vm_map,
 234             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
 235             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 236 }
 237
 238 #ifndef KSTACK_MAX_PAGES
 239 #define KSTACK_MAX_PAGES 32
 240 #endif
 241
 242 /*
 243  * Create the kernel stack (including pcb for i386) for a new thread.
 244  * This routine directly affects the fork perf for a process and
 245  * create performance for a thread.
 246  */
 247 void
 248 vm_thread_new(struct thread *td, int pages)
 249 {
 250         vm_object_t ksobj;
 251         vm_offset_t ks;
 252         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 253         int i;
 254
 255         /* Bounds check */
 256         if (pages <= 1)
 257                 pages = KSTACK_PAGES;
 258         else if (pages > KSTACK_MAX_PAGES)
 259                 pages = KSTACK_MAX_PAGES;
 260         /*
 261          * Allocate an object for the kstack.
 262          */
 263         ksobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, pages);
 264         td->td_kstack_obj = ksobj;
 265         /*
 266          * Get a kernel virtual address for this thread's kstack.
 267          */
 268         ks = kmem_alloc_nofault(kernel_map,
 269            (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 270         if (ks == 0)
 271                 panic("vm_thread_new: kstack allocation failed");
 272         if (KSTACK_GUARD_PAGES != 0) {
 273                 pmap_qremove(ks, KSTACK_GUARD_PAGES);
 274                 ks += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 275         }
 276         td->td_kstack = ks;
 277         /*
 278          * Knowing the number of pages allocated is useful when you
 279          * want to deallocate them.
 280          */
 281         td->td_kstack_pages = pages;
 282         /*
 283          * For the length of the stack, link in a real page of ram for each
 284          * page of stack.
 285          */
 286         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 287         for (i = 0; i < pages; i++) {
 288                 /*
 289                  * Get a kernel stack page.
 290                  */
 291                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NOBUSY |
 292                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_WIRED);
 293                 ma[i] = m;
 294                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 295         }
 296         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 297         pmap_qenter(ks, ma, pages);
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Dispose of a thread's kernel stack.
 302  */
 303 void
 304 vm_thread_dispose(struct thread *td)
 305 {
 306         vm_object_t ksobj;
 307         vm_offset_t ks;
 308         vm_page_t m;
 309         int i, pages;
 310
 311         pages = td->td_kstack_pages;
 312         ksobj = td->td_kstack_obj;
 313         ks = td->td_kstack;
 314         pmap_qremove(ks, pages);
 315         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 316         for (i = 0; i < pages; i++) {
 317                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 318                 if (m == NULL)
 319                         panic("vm_thread_dispose: kstack already missing?");
 320                 vm_page_lock_queues();
 321                 vm_page_unwire(m, 0);
 322                 vm_page_free(m);
 323                 vm_page_unlock_queues();
 324         }
 325         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 326         vm_object_deallocate(ksobj);
 327         kmem_free(kernel_map, ks - (KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE),
 328             (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Allow a thread's kernel stack to be paged out.
 333  */
 334 void
 335 vm_thread_swapout(struct thread *td)
 336 {
 337         vm_object_t ksobj;
 338         vm_page_t m;
 339         int i, pages;
 340
 341         cpu_thread_swapout(td);
 342         pages = td->td_kstack_pages;
 343         ksobj = td->td_kstack_obj;
 344         pmap_qremove(td->td_kstack, pages);
 345         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 346         for (i = 0; i < pages; i++) {
 347                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 348                 if (m == NULL)
 349                         panic("vm_thread_swapout: kstack already missing?");
 350                 vm_page_lock_queues();
 351                 vm_page_dirty(m);
 352                 vm_page_unwire(m, 0);
 353                 vm_page_unlock_queues();
 354         }
 355         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 356 }
 357
 358 /*
 359  * Bring the kernel stack for a specified thread back in.
 360  */
 361 void
 362 vm_thread_swapin(struct thread *td)
 363 {
 364         vm_object_t ksobj;
 365         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 366         int i, pages, rv;
 367
 368         pages = td->td_kstack_pages;
 369         ksobj = td->td_kstack_obj;
 370         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 371         for (i = 0; i < pages; i++) {
 372                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 373                 if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 374                         rv = vm_pager_get_pages(ksobj, &m, 1, 0);
 375                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 376                                 panic("vm_thread_swapin: cannot get kstack for proc: %d", td->td_proc->p_pid);
 377                         m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 378                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 379                 }
 380                 ma[i] = m;
 381                 vm_page_lock_queues();
 382                 vm_page_wire(m);
 383                 vm_page_wakeup(m);
 384                 vm_page_unlock_queues();
 385         }
 386         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 387         pmap_qenter(td->td_kstack, ma, pages);
 388         cpu_thread_swapin(td);
 389 }
 390
 391 /*
 392  * Set up a variable-sized alternate kstack.
 393  */
 394 void
 395 vm_thread_new_altkstack(struct thread *td, int pages)
 396 {
 397
 398         td->td_altkstack = td->td_kstack;
 399         td->td_altkstack_obj = td->td_kstack_obj;
 400         td->td_altkstack_pages = td->td_kstack_pages;
 401
 402         vm_thread_new(td, pages);
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Restore the original kstack.
 407  */
 408 void
 409 vm_thread_dispose_altkstack(struct thread *td)
 410 {
 411
 412         vm_thread_dispose(td);
 413
 414         td->td_kstack = td->td_altkstack;
 415         td->td_kstack_obj = td->td_altkstack_obj;
 416         td->td_kstack_pages = td->td_altkstack_pages;
 417         td->td_altkstack = 0;
 418         td->td_altkstack_obj = NULL;
 419         td->td_altkstack_pages = 0;
 420 }
 421
 422 /*
 423  * Implement fork's actions on an address space.
 424  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 425  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 426  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 427  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 428  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 429  */
 430 void
 431 vm_forkproc(td, p2, td2, flags)
 432         struct thread *td;
 433         struct proc *p2;
 434         struct thread *td2;
 435         int flags;
 436 {
 437         struct proc *p1 = td->td_proc;
 438
 439         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 440                 /*
 441                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 442                  * this changes shared memory amongst threads, into
 443                  * COW locally.
 444                  */
 445                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 446                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 447                                 vmspace_unshare(p1);
 448                         }
 449                 }
 450                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 451                 return;
 452         }
 453
 454         if (flags & RFMEM) {
 455                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 456                 atomic_add_int(&p1->p_vmspace->vm_refcnt, 1);
 457         }
 458
 459         while (vm_page_count_severe()) {
 460                 VM_WAIT;
 461         }
 462
 463         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 464                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 465                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 466                         shmfork(p1, p2);
 467         }
 468
 469         /*
 470          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 471          * and make the child ready to run.
 472          */
 473         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 478  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 479  * the process was still executing.
 480  */
 481 void
 482 vm_waitproc(p)
 483         struct proc *p;
 484 {
 485
 486         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
 487 }
 488
 489 /*
 490  * Set default limits for VM system.
 491  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 492  *
 493  * XXX should probably act directly on proc0.
 494  */
 495 static void
 496 vm_init_limits(udata)
 497         void *udata;
 498 {
 499         struct proc *p = udata;
 500         struct plimit *limp;
 501         int rss_limit;
 502
 503         /*
 504          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 505          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 506          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 507          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 508          * and reduces thrashing of the object cache.
 509          */
 510         limp = p->p_limit;
 511         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 512         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 513         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 514         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 515         /* limit the limit to no less than 2MB */
 516         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 517         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 518         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 519 }
 520
 521 void
 522 faultin(p)
 523         struct proc *p;
 524 {
 525 #ifdef NO_SWAPPING
 526
 527         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 528         if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0)
 529                 panic("faultin: proc swapped out with NO_SWAPPING!");
 530 #else /* !NO_SWAPPING */
 531         struct thread *td;
 532
 533         GIANT_REQUIRED;
 534         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 535         /*
 536          * If another process is swapping in this process,
 537          * just wait until it finishes.
 538          */
 539         if (p->p_sflag & PS_SWAPPINGIN)
 540                 msleep(&p->p_sflag, &p->p_mtx, PVM, "faultin", 0);
 541         else if ((p->p_sflag & PS_INMEM) == 0) {
 542                 /*
 543                  * Don't let another thread swap process p out while we are
 544                  * busy swapping it in.
 545                  */
 546                 ++p->p_lock;
 547                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 548                 p->p_sflag |= PS_SWAPPINGIN;
 549                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 550                 PROC_UNLOCK(p);
 551
 552                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 553                         vm_thread_swapin(td);
 554
 555                 PROC_LOCK(p);
 556                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 557                 p->p_sflag &= ~PS_SWAPPINGIN;
 558                 p->p_sflag |= PS_INMEM;
 559                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 560                         TD_CLR_SWAPPED(td);
 561                         if (TD_CAN_RUN(td))
 562                                 setrunnable(td);
 563                 }
 564                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 565
 566                 wakeup(&p->p_sflag);
 567
 568                 /* Allow other threads to swap p out now. */
 569                 --p->p_lock;
 570         }
 571 #endif /* NO_SWAPPING */
 572 }
 573
 574 /*
 575  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 576  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 577  * time, it will be swapped in anyway.
 578  *
 579  *  XXXKSE - process with the thread with highest priority counts..
 580  *
 581  * Giant is still held at this point, to be released in tsleep.
 582  */
 583 /* ARGSUSED*/
 584 static void
 585 scheduler(dummy)
 586         void *dummy;
 587 {
 588         struct proc *p;
 589         struct thread *td;
 590         int pri;
 591         struct proc *pp;
 592         int ppri;
 593
 594         mtx_assert(&Giant, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
 595         /* GIANT_REQUIRED */
 596
 597 loop:
 598         if (vm_page_count_min()) {
 599                 VM_WAIT;
 600                 goto loop;
 601         }
 602
 603         pp = NULL;
 604         ppri = INT_MIN;
 605         sx_slock(&allproc_lock);
 606         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 607                 struct ksegrp *kg;
 608                 if (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPINGOUT | PS_SWAPPINGIN)) {
 609                         continue;
 610                 }
 611                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 612                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 613                         /*
 614                          * An otherwise runnable thread of a process
 615                          * swapped out has only the TDI_SWAPPED bit set.
 616                          *
 617                          */
 618                         if (td->td_inhibitors == TDI_SWAPPED) {
 619                                 kg = td->td_ksegrp;
 620                                 pri = p->p_swtime + kg->kg_slptime;
 621                                 if ((p->p_sflag & PS_SWAPINREQ) == 0) {
 622                                         pri -= p->p_nice * 8;
 623                                 }
 624
 625                                 /*
 626                                  * if this ksegrp is higher priority
 627                                  * and there is enough space, then select
 628                                  * this process instead of the previous
 629                                  * selection.
 630                                  */
 631                                 if (pri > ppri) {
 632                                         pp = p;
 633                                         ppri = pri;
 634                                 }
 635                         }
 636                 }
 637                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 638         }
 639         sx_sunlock(&allproc_lock);
 640
 641         /*
 642          * Nothing to do, back to sleep.
 643          */
 644         if ((p = pp) == NULL) {
 645                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", maxslp * hz / 2);
 646                 goto loop;
 647         }
 648         PROC_LOCK(p);
 649
 650         /*
 651          * Another process may be bringing or may have already
 652          * brought this process in while we traverse all threads.
 653          * Or, this process may even be being swapped out again.
 654          */
 655         if (p->p_sflag & (PS_INMEM | PS_SWAPPINGOUT | PS_SWAPPINGIN)) {
 656                 PROC_UNLOCK(p);
 657                 goto loop;
 658         }
 659
 660         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 661         p->p_sflag &= ~PS_SWAPINREQ;
 662         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 663
 664         /*
 665          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 666          * [What checks the space? ]
 667          */
 668         faultin(p);
 669         PROC_UNLOCK(p);
 670         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 671         p->p_swtime = 0;
 672         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 673         goto loop;
 674 }
 675
 676 #ifndef NO_SWAPPING
 677
 678 /*
 679  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 680  */
 681 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 682 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1, CTLFLAG_RW,
 683     &swap_idle_threshold1, 0, "Guaranteed swapped in time for a process");
 684
 685 /*
 686  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 687  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 688  */
 689 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 690 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2, CTLFLAG_RW,
 691     &swap_idle_threshold2, 0, "Time before a process will be swapped out");
 692
 693 /*
 694  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 695  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 696  * process in case we need the room for a swapin.
 697  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 698  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 699  * if any, otherwise the longest-resident process.
 700  */
 701 void
 702 swapout_procs(action)
 703 int action;
 704 {
 705         struct proc *p;
 706         struct thread *td;
 707         struct ksegrp *kg;
 708         int didswap = 0;
 709
 710         GIANT_REQUIRED;
 711
 712 retry:
 713         sx_slock(&allproc_lock);
 714         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 715                 struct vmspace *vm;
 716                 int minslptime = 100000;
 717
 718                 /*
 719                  * Watch out for a process in
 720                  * creation.  It may have no
 721                  * address space or lock yet.
 722                  */
 723                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 724                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
 725                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 726                         continue;
 727                 }
 728                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 729
 730                 /*
 731                  * An aio daemon switches its
 732                  * address space while running.
 733                  * Perform a quick check whether
 734                  * a process has P_SYSTEM.
 735                  */
 736                 if ((p->p_flag & P_SYSTEM) != 0)
 737                         continue;
 738
 739                 /*
 740                  * Do not swapout a process that
 741                  * is waiting for VM data
 742                  * structures as there is a possible
 743                  * deadlock.  Test this first as
 744                  * this may block.
 745                  *
 746                  * Lock the map until swapout
 747                  * finishes, or a thread of this
 748                  * process may attempt to alter
 749                  * the map.
 750                  */
 751                 PROC_LOCK(p);
 752                 vm = p->p_vmspace;
 753                 KASSERT(vm != NULL,
 754                         ("swapout_procs: a process has no address space"));
 755                 atomic_add_int(&vm->vm_refcnt, 1);
 756                 PROC_UNLOCK(p);
 757                 if (!vm_map_trylock(&vm->vm_map))
 758                         goto nextproc1;
 759
 760                 PROC_LOCK(p);
 761                 if (p->p_lock != 0 ||
 762                     (p->p_flag & (P_STOPPED_SINGLE|P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)
 763                     ) != 0) {
 764                         goto nextproc2;
 765                 }
 766                 /*
 767                  * only aiod changes vmspace, however it will be
 768                  * skipped because of the if statement above checking
 769                  * for P_SYSTEM
 770                  */
 771                 if ((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPINGOUT|PS_SWAPPINGIN)) != PS_INMEM)
 772                         goto nextproc2;
 773
 774                 switch (p->p_state) {
 775                 default:
 776                         /* Don't swap out processes in any sort
 777                          * of 'special' state. */
 778                         break;
 779
 780                 case PRS_NORMAL:
 781                         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 782                         /*
 783                          * do not swapout a realtime process
 784                          * Check all the thread groups..
 785                          */
 786                         FOREACH_KSEGRP_IN_PROC(p, kg) {
 787                                 if (PRI_IS_REALTIME(kg->kg_pri_class))
 788                                         goto nextproc;
 789
 790                                 /*
 791                                  * Guarantee swap_idle_threshold1
 792                                  * time in memory.
 793                                  */
 794                                 if (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold1)
 795                                         goto nextproc;
 796
 797                                 /*
 798                                  * Do not swapout a process if it is
 799                                  * waiting on a critical event of some
 800                                  * kind or there is a thread whose
 801                                  * pageable memory may be accessed.
 802                                  *
 803                                  * This could be refined to support
 804                                  * swapping out a thread.
 805                                  */
 806                                 FOREACH_THREAD_IN_GROUP(kg, td) {
 807                                         if ((td->td_priority) < PSOCK ||
 808                                             !thread_safetoswapout(td))
 809                                                 goto nextproc;
 810                                 }
 811                                 /*
 812                                  * If the system is under memory stress,
 813                                  * or if we are swapping
 814                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
 815                                  * then swap the process out.
 816                                  */
 817                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 818                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 819                                     (kg->kg_slptime < swap_idle_threshold2)))
 820                                         goto nextproc;
 821
 822                                 if (minslptime > kg->kg_slptime)
 823                                         minslptime = kg->kg_slptime;
 824                         }
 825
 826                         /*
 827                          * If the pageout daemon didn't free enough pages,
 828                          * or if this process is idle and the system is
 829                          * configured to swap proactively, swap it out.
 830                          */
 831                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 832                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 833                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
 834                                 swapout(p);
 835                                 didswap++;
 836                                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 837                                 PROC_UNLOCK(p);
 838                                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 839                                 vmspace_free(vm);
 840                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 841                                 goto retry;
 842                         }
 843 nextproc:
 844                         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 845                 }
 846 nextproc2:
 847                 PROC_UNLOCK(p);
 848                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 849 nextproc1:
 850                 vmspace_free(vm);
 851                 continue;
 852         }
 853         sx_sunlock(&allproc_lock);
 854         /*
 855          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 856          * then wakeup the sched process.
 857          */
 858         if (didswap)
 859                 wakeup(&proc0);
 860 }
 861
 862 static void
 863 swapout(p)
 864         struct proc *p;
 865 {
 866         struct thread *td;
 867
 868         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 869         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
 870 #if defined(SWAP_DEBUG)
 871         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 872 #endif
 873
 874         /*
 875          * The states of this process and its threads may have changed
 876          * by now.  Assuming that there is only one pageout daemon thread,
 877          * this process should still be in memory.
 878          */
 879         KASSERT((p->p_sflag & (PS_INMEM|PS_SWAPPINGOUT|PS_SWAPPINGIN)) == PS_INMEM,
 880                 ("swapout: lost a swapout race?"));
 881
 882 #if defined(INVARIANTS)
 883         /*
 884          * Make sure that all threads are safe to be swapped out.
 885          *
 886          * Alternatively, we could swap out only safe threads.
 887          */
 888         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 889                 KASSERT(thread_safetoswapout(td),
 890                         ("swapout: there is a thread not safe for swapout"));
 891         }
 892 #endif /* INVARIANTS */
 893
 894         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 895         /*
 896          * remember the process resident count
 897          */
 898         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 899
 900         p->p_sflag &= ~PS_INMEM;
 901         p->p_sflag |= PS_SWAPPINGOUT;
 902         PROC_UNLOCK(p);
 903         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 904                 TD_SET_SWAPPED(td);
 905         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 906
 907         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 908                 vm_thread_swapout(td);
 909
 910         PROC_LOCK(p);
 911         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 912         p->p_sflag &= ~PS_SWAPPINGOUT;
 913         p->p_swtime = 0;
 914 }
 915 #endif /* !NO_SWAPPING */