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  *      from: @(#)vm_init.c     8.1 (Berkeley) 6/11/93
  35  *
  36  *
  37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  38  * All rights reserved.
  39  *
  40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  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
  63 /*
  64  *      Initialize the Virtual Memory subsystem.
  65  */
  66
  67 #include <sys/cdefs.h>
  68 __FBSDID("$FreeBSD$");
  69
  70 #include <sys/param.h>
  71 #include <sys/domainset.h>
  72 #include <sys/kernel.h>
  73 #include <sys/lock.h>
  74 #include <sys/proc.h>
  75 #include <sys/rwlock.h>
  76 #include <sys/malloc.h>
  77 #include <sys/sysctl.h>
  78 #include <sys/systm.h>
  79 #include <sys/selinfo.h>
  80 #include <sys/smp.h>
  81 #include <sys/pipe.h>
  82 #include <sys/bio.h>
  83 #include <sys/buf.h>
  84 #include <sys/vmem.h>
  85 #include <sys/vmmeter.h>
  86
  87 #include <vm/vm.h>
  88 #include <vm/vm_param.h>
  89 #include <vm/vm_kern.h>
  90 #include <vm/vm_object.h>
  91 #include <vm/vm_page.h>
  92 #include <vm/vm_phys.h>
  93 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  94 #include <vm/vm_map.h>
  95 #include <vm/vm_pager.h>
  96 #include <vm/vm_extern.h>
  97
  98 extern void     uma_startup1(void);
  99 extern void     uma_startup2(void);
 100 extern void     vm_radix_reserve_kva(void);
 101
 102 long physmem;
 103
 104 /*
 105  * System initialization
 106  */
 107 static void vm_mem_init(void *);
 108 SYSINIT(vm_mem, SI_SUB_VM, SI_ORDER_FIRST, vm_mem_init, NULL);
 109
 110 /*
 111  *      vm_init initializes the virtual memory system.
 112  *      This is done only by the first cpu up.
 113  *
 114  *      The start and end address of physical memory is passed in.
 115  */
 116 static void
 117 vm_mem_init(void *dummy)
 118 {
 119
 120         /*
 121          * Initialize static domainsets, used by various allocators.
 122          */
 123         domainset_init();
 124
 125         /*
 126          * Initialize resident memory structures.  From here on, all physical
 127          * memory is accounted for, and we use only virtual addresses.
 128          */
 129         vm_set_page_size();
 130         virtual_avail = vm_page_startup(virtual_avail);
 131
 132         /*
 133          * Set an initial domain policy for thread0 so that allocations
 134          * can work.
 135          */
 136         domainset_zero();
 137
 138 #ifdef  UMA_MD_SMALL_ALLOC
 139         /* Announce page availability to UMA. */
 140         uma_startup1();
 141 #endif
 142         /*
 143          * Initialize other VM packages
 144          */
 145         vmem_startup();
 146         vm_object_init();
 147         vm_map_startup();
 148         kmem_init(virtual_avail, virtual_end);
 149
 150 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
 151         /* Set up radix zone to use noobj_alloc. */
 152         vm_radix_reserve_kva();
 153 #endif
 154         /* Announce full page availability to UMA. */
 155         uma_startup2();
 156         kmem_init_zero_region();
 157         pmap_init();
 158         vm_pager_init();
 159 }
 160
 161 void
 162 vm_ksubmap_init(struct kva_md_info *kmi)
 163 {
 164         vm_offset_t firstaddr;
 165         caddr_t v;
 166         vm_size_t size = 0;
 167         long physmem_est;
 168         vm_offset_t minaddr;
 169         vm_offset_t maxaddr;
 170
 171         /*
 172          * Allocate space for system data structures.
 173          * The first available kernel virtual address is in "v".
 174          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 175          * As pages of memory are allocated and cleared,
 176          * "firstaddr" is incremented.
 177          */
 178
 179         /*
 180          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 181          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 182          * addresses to the various data structures.
 183          */
 184         firstaddr = 0;
 185 again:
 186         v = (caddr_t)firstaddr;
 187
 188         /*
 189          * Discount the physical memory larger than the size of kernel_map
 190          * to avoid eating up all of KVA space.
 191          */
 192         physmem_est = lmin(physmem, btoc(vm_map_max(kernel_map) -
 193             vm_map_min(kernel_map)));
 194
 195         v = kern_vfs_bio_buffer_alloc(v, physmem_est);
 196
 197         /*
 198          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 199          */
 200         if (firstaddr == 0) {
 201                 size = (vm_size_t)v;
 202 #ifdef VM_FREELIST_DMA32
 203                 /*
 204                  * Try to protect 32-bit DMAable memory from the largest
 205                  * early alloc of wired mem.
 206                  */
 207                 firstaddr = kmem_alloc_attr(size, M_ZERO | M_NOWAIT,
 208                     (vm_paddr_t)1 << 32, ~(vm_paddr_t)0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 209                 if (firstaddr == 0)
 210 #endif
 211                         firstaddr = kmem_malloc(size, M_ZERO | M_WAITOK);
 212                 if (firstaddr == 0)
 213                         panic("startup: no room for tables");
 214                 goto again;
 215         }
 216
 217         /*
 218          * End of second pass, addresses have been assigned
 219          */
 220         if ((vm_size_t)((char *)v - firstaddr) != size)
 221                 panic("startup: table size inconsistency");
 222
 223         /*
 224          * Allocate the clean map to hold all of I/O virtual memory.
 225          */
 226         size = (long)nbuf * BKVASIZE + (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 227         kmi->clean_sva = firstaddr = kva_alloc(size);
 228         kmi->clean_eva = firstaddr + size;
 229
 230         /*
 231          * Allocate the buffer arena.
 232          *
 233          * Enable the quantum cache if we have more than 4 cpus.  This
 234          * avoids lock contention at the expense of some fragmentation.
 235          */
 236         size = (long)nbuf * BKVASIZE;
 237         kmi->buffer_sva = firstaddr;
 238         kmi->buffer_eva = kmi->buffer_sva + size;
 239         vmem_init(buffer_arena, "buffer arena", kmi->buffer_sva, size,
 240             PAGE_SIZE, (mp_ncpus > 4) ? BKVASIZE * 8 : 0, 0);
 241         firstaddr += size;
 242
 243         /*
 244          * And optionally transient bio space.
 245          */
 246         if (bio_transient_maxcnt != 0) {
 247                 size = (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 248                 vmem_init(transient_arena, "transient arena",
 249                     firstaddr, size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 250                 firstaddr += size;
 251         }
 252         if (firstaddr != kmi->clean_eva)
 253                 panic("Clean map calculation incorrect");
 254
 255         /*
 256          * Allocate the pageable submaps.  We may cache an exec map entry per
 257          * CPU, so we therefore need to reserve space for at least ncpu+1
 258          * entries to avoid deadlock.  The exec map is also used by some image
 259          * activators, so we leave a fixed number of pages for their use.
 260          */
 261 #ifdef __LP64__
 262         exec_map_entries = 8 * mp_ncpus;
 263 #else
 264         exec_map_entries = 2 * mp_ncpus + 4;
 265 #endif
 266         exec_map_entry_size = round_page(PATH_MAX + ARG_MAX);
 267         exec_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr,
 268             exec_map_entries * exec_map_entry_size + 64 * PAGE_SIZE, FALSE);
 269         pipe_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr, maxpipekva,
 270             FALSE);
 271 }