sys/vm/vm_init.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: (BSD-3-Clause AND MIT-CMU)
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   8  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *
  35  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  36  * All rights reserved.
  37  *
  38  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  39  *
  40  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  41  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  42  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  43  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  44  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  45  *
  46  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  47  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  48  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  49  *
  50  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  51  *
  52  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  53  *  School of Computer Science
  54  *  Carnegie Mellon University
  55  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  56  *
  57  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  58  * rights to redistribute these changes.
  59  */
  60
  61 /*
  62  *      Initialize the Virtual Memory subsystem.
  63  */
  64
  65 #include <sys/param.h>
  66 #include <sys/domainset.h>
  67 #include <sys/kernel.h>
  68 #include <sys/lock.h>
  69 #include <sys/proc.h>
  70 #include <sys/rwlock.h>
  71 #include <sys/malloc.h>
  72 #include <sys/sysctl.h>
  73 #include <sys/systm.h>
  74 #include <sys/selinfo.h>
  75 #include <sys/smp.h>
  76 #include <sys/pipe.h>
  77 #include <sys/bio.h>
  78 #include <sys/buf.h>
  79 #include <sys/vmem.h>
  80 #include <sys/vmmeter.h>
  81
  82 #include <vm/vm.h>
  83 #include <vm/vm_param.h>
  84 #include <vm/vm_kern.h>
  85 #include <vm/vm_object.h>
  86 #include <vm/vm_page.h>
  87 #include <vm/vm_phys.h>
  88 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  89 #include <vm/vm_map.h>
  90 #include <vm/vm_pager.h>
  91 #include <vm/vm_extern.h>
  92
  93 extern void     uma_startup1(vm_offset_t);
  94
  95 long physmem;
  96
  97 /*
  98  * System initialization
  99  */
 100 static void vm_mem_init(void *);
 101 SYSINIT(vm_mem, SI_SUB_VM, SI_ORDER_FIRST, vm_mem_init, NULL);
 102
 103 /*
 104  *      vm_init initializes the virtual memory system.
 105  *      This is done only by the first cpu up.
 106  */
 107 static void
 108 vm_mem_init(void *dummy)
 109 {
 110
 111         /*
 112          * Initialize static domainsets, used by various allocators.
 113          */
 114         domainset_init();
 115
 116         /*
 117          * Initialize resident memory structures.  From here on, all physical
 118          * memory is accounted for, and we use only virtual addresses.
 119          */
 120         vm_set_page_size();
 121         virtual_avail = vm_page_startup(virtual_avail);
 122
 123         /*
 124          * Set an initial domain policy for thread0 so that allocations
 125          * can work.
 126          */
 127         domainset_zero();
 128
 129         /* Bootstrap the kernel memory allocator. */
 130         uma_startup1(virtual_avail);
 131
 132         /*
 133          * Initialize other VM packages
 134          */
 135         vmem_startup();
 136         vm_object_init();
 137         vm_map_startup();
 138         kmem_init(virtual_avail, virtual_end);
 139
 140         kmem_init_zero_region();
 141         pmap_init();
 142         vm_pager_init();
 143 }
 144
 145 void
 146 vm_ksubmap_init(struct kva_md_info *kmi)
 147 {
 148         caddr_t firstaddr, v;
 149         vm_size_t size = 0;
 150         long physmem_est;
 151         vm_offset_t minaddr;
 152         vm_offset_t maxaddr;
 153
 154         TSENTER();
 155         /*
 156          * Allocate space for system data structures.
 157          * The first available kernel virtual address is in "v".
 158          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 159          * As pages of memory are allocated and cleared,
 160          * "firstaddr" is incremented.
 161          */
 162
 163         /*
 164          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 165          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 166          * addresses to the various data structures.
 167          */
 168         firstaddr = NULL;
 169 again:
 170         v = firstaddr;
 171
 172         /*
 173          * Discount the physical memory larger than the size of kernel_map
 174          * to avoid eating up all of KVA space.
 175          */
 176         physmem_est = lmin(physmem, btoc(vm_map_max(kernel_map) -
 177             vm_map_min(kernel_map)));
 178
 179         v = kern_vfs_bio_buffer_alloc(v, physmem_est);
 180
 181         /*
 182          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 183          */
 184         if (firstaddr == NULL) {
 185                 size = (vm_size_t)v;
 186 #ifdef VM_FREELIST_DMA32
 187                 /*
 188                  * Try to protect 32-bit DMAable memory from the largest
 189                  * early alloc of wired mem.
 190                  */
 191                 firstaddr = kmem_alloc_attr(size, M_ZERO | M_NOWAIT,
 192                     (vm_paddr_t)1 << 32, ~(vm_paddr_t)0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 193                 if (firstaddr == NULL)
 194 #endif
 195                         firstaddr = kmem_malloc(size, M_ZERO | M_WAITOK);
 196                 if (firstaddr == NULL)
 197                         panic("startup: no room for tables");
 198                 goto again;
 199         }
 200
 201         /*
 202          * End of second pass, addresses have been assigned
 203          */
 204         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
 205                 panic("startup: table size inconsistency");
 206
 207         /*
 208          * Allocate the clean map to hold all of I/O virtual memory.
 209          */
 210         size = (long)nbuf * BKVASIZE + (long)bio_transient_maxcnt * maxphys;
 211         kmi->clean_sva = kva_alloc(size);
 212         kmi->clean_eva = kmi->clean_sva + size;
 213
 214         /*
 215          * Allocate the buffer arena.
 216          *
 217          * Enable the quantum cache if we have more than 4 cpus.  This
 218          * avoids lock contention at the expense of some fragmentation.
 219          */
 220         size = (long)nbuf * BKVASIZE;
 221         kmi->buffer_sva = kmi->clean_sva;
 222         kmi->buffer_eva = kmi->buffer_sva + size;
 223         vmem_init(buffer_arena, "buffer arena", kmi->buffer_sva, size,
 224             PAGE_SIZE, (mp_ncpus > 4) ? BKVASIZE * 8 : 0, M_WAITOK);
 225
 226         /*
 227          * And optionally transient bio space.
 228          */
 229         if (bio_transient_maxcnt != 0) {
 230                 size = (long)bio_transient_maxcnt * maxphys;
 231                 vmem_init(transient_arena, "transient arena",
 232                     kmi->buffer_eva, size, PAGE_SIZE, 0, M_WAITOK);
 233         }
 234
 235         /*
 236          * Allocate the pageable submaps.  We may cache an exec map entry per
 237          * CPU, so we therefore need to reserve space for at least ncpu+1
 238          * entries to avoid deadlock.  The exec map is also used by some image
 239          * activators, so we leave a fixed number of pages for their use.
 240          */
 241 #ifdef __LP64__
 242         exec_map_entries = 8 * mp_ncpus;
 243 #else
 244         exec_map_entries = 2 * mp_ncpus + 4;
 245 #endif
 246         exec_map_entry_size = round_page(PATH_MAX + ARG_MAX);
 247         kmem_subinit(exec_map, kernel_map, &minaddr, &maxaddr,
 248             exec_map_entries * exec_map_entry_size + 64 * PAGE_SIZE, false);
 249         kmem_subinit(pipe_map, kernel_map, &minaddr, &maxaddr, maxpipekva,
 250             false);
 251         TSEXIT();
 252 }