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(vm_offset_t);
  99
 100 long physmem;
 101
 102 /*
 103  * System initialization
 104  */
 105 static void vm_mem_init(void *);
 106 SYSINIT(vm_mem, SI_SUB_VM, SI_ORDER_FIRST, vm_mem_init, NULL);
 107
 108 /*
 109  *      vm_init initializes the virtual memory system.
 110  *      This is done only by the first cpu up.
 111  */
 112 static void
 113 vm_mem_init(void *dummy)
 114 {
 115
 116         /*
 117          * Initialize static domainsets, used by various allocators.
 118          */
 119         domainset_init();
 120
 121         /*
 122          * Initialize resident memory structures.  From here on, all physical
 123          * memory is accounted for, and we use only virtual addresses.
 124          */
 125         vm_set_page_size();
 126         virtual_avail = vm_page_startup(virtual_avail);
 127
 128         /*
 129          * Set an initial domain policy for thread0 so that allocations
 130          * can work.
 131          */
 132         domainset_zero();
 133
 134         /* Bootstrap the kernel memory allocator. */
 135         uma_startup1(virtual_avail);
 136
 137         /*
 138          * Initialize other VM packages
 139          */
 140         vmem_startup();
 141         vm_object_init();
 142         vm_map_startup();
 143         kmem_init(virtual_avail, virtual_end);
 144
 145         kmem_init_zero_region();
 146         pmap_init();
 147         vm_pager_init();
 148 }
 149
 150 void
 151 vm_ksubmap_init(struct kva_md_info *kmi)
 152 {
 153         vm_offset_t firstaddr;
 154         caddr_t v;
 155         vm_size_t size = 0;
 156         long physmem_est;
 157         vm_offset_t minaddr;
 158         vm_offset_t maxaddr;
 159
 160         /*
 161          * Allocate space for system data structures.
 162          * The first available kernel virtual address is in "v".
 163          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 164          * As pages of memory are allocated and cleared,
 165          * "firstaddr" is incremented.
 166          */
 167
 168         /*
 169          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 170          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 171          * addresses to the various data structures.
 172          */
 173         firstaddr = 0;
 174 again:
 175         v = (caddr_t)firstaddr;
 176
 177         /*
 178          * Discount the physical memory larger than the size of kernel_map
 179          * to avoid eating up all of KVA space.
 180          */
 181         physmem_est = lmin(physmem, btoc(vm_map_max(kernel_map) -
 182             vm_map_min(kernel_map)));
 183
 184         v = kern_vfs_bio_buffer_alloc(v, physmem_est);
 185
 186         /*
 187          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 188          */
 189         if (firstaddr == 0) {
 190                 size = (vm_size_t)v;
 191 #ifdef VM_FREELIST_DMA32
 192                 /*
 193                  * Try to protect 32-bit DMAable memory from the largest
 194                  * early alloc of wired mem.
 195                  */
 196                 firstaddr = kmem_alloc_attr(size, M_ZERO | M_NOWAIT,
 197                     (vm_paddr_t)1 << 32, ~(vm_paddr_t)0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 198                 if (firstaddr == 0)
 199 #endif
 200                         firstaddr = kmem_malloc(size, M_ZERO | M_WAITOK);
 201                 if (firstaddr == 0)
 202                         panic("startup: no room for tables");
 203                 goto again;
 204         }
 205
 206         /*
 207          * End of second pass, addresses have been assigned
 208          */
 209         if ((vm_size_t)((char *)v - firstaddr) != size)
 210                 panic("startup: table size inconsistency");
 211
 212         /*
 213          * Allocate the clean map to hold all of I/O virtual memory.
 214          */
 215         size = (long)nbuf * BKVASIZE + (long)bio_transient_maxcnt * maxphys;
 216         kmi->clean_sva = firstaddr = kva_alloc(size);
 217         kmi->clean_eva = firstaddr + size;
 218
 219         /*
 220          * Allocate the buffer arena.
 221          *
 222          * Enable the quantum cache if we have more than 4 cpus.  This
 223          * avoids lock contention at the expense of some fragmentation.
 224          */
 225         size = (long)nbuf * BKVASIZE;
 226         kmi->buffer_sva = firstaddr;
 227         kmi->buffer_eva = kmi->buffer_sva + size;
 228         vmem_init(buffer_arena, "buffer arena", kmi->buffer_sva, size,
 229             PAGE_SIZE, (mp_ncpus > 4) ? BKVASIZE * 8 : 0, 0);
 230         firstaddr += size;
 231
 232         /*
 233          * And optionally transient bio space.
 234          */
 235         if (bio_transient_maxcnt != 0) {
 236                 size = (long)bio_transient_maxcnt * maxphys;
 237                 vmem_init(transient_arena, "transient arena",
 238                     firstaddr, size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 239                 firstaddr += size;
 240         }
 241         if (firstaddr != kmi->clean_eva)
 242                 panic("Clean map calculation incorrect");
 243
 244         /*
 245          * Allocate the pageable submaps.  We may cache an exec map entry per
 246          * CPU, so we therefore need to reserve space for at least ncpu+1
 247          * entries to avoid deadlock.  The exec map is also used by some image
 248          * activators, so we leave a fixed number of pages for their use.
 249          */
 250 #ifdef __LP64__
 251         exec_map_entries = 8 * mp_ncpus;
 252 #else
 253         exec_map_entries = 2 * mp_ncpus + 4;
 254 #endif
 255         exec_map_entry_size = round_page(PATH_MAX + ARG_MAX);
 256         kmem_subinit(exec_map, kernel_map, &minaddr, &maxaddr,
 257             exec_map_entries * exec_map_entry_size + 64 * PAGE_SIZE, false);
 258         kmem_subinit(pipe_map, kernel_map, &minaddr, &maxaddr, maxpipekva,
 259             false);
 260 }