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/kernel.h>
  72 #include <sys/lock.h>
  73 #include <sys/proc.h>
  74 #include <sys/rwlock.h>
  75 #include <sys/malloc.h>
  76 #include <sys/sysctl.h>
  77 #include <sys/systm.h>
  78 #include <sys/selinfo.h>
  79 #include <sys/smp.h>
  80 #include <sys/pipe.h>
  81 #include <sys/bio.h>
  82 #include <sys/buf.h>
  83 #include <sys/vmem.h>
  84 #include <sys/vmmeter.h>
  85
  86 #include <vm/vm.h>
  87 #include <vm/vm_param.h>
  88 #include <vm/vm_kern.h>
  89 #include <vm/vm_object.h>
  90 #include <vm/vm_page.h>
  91 #include <vm/vm_phys.h>
  92 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  93 #include <vm/vm_map.h>
  94 #include <vm/vm_pager.h>
  95 #include <vm/vm_extern.h>
  96
  97 extern void     uma_startup1(void);
  98 extern void     uma_startup2(void);
  99 extern void     vm_radix_reserve_kva(void);
 100
 101 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 102 #define KVA_QUANTUM     (1 << (VM_LEVEL_0_ORDER + PAGE_SHIFT))
 103 #else
 104         /* On non-superpage architectures want large import sizes. */
 105 #define KVA_QUANTUM     (PAGE_SIZE * 1024)
 106 #endif
 107 long physmem;
 108
 109 /*
 110  * System initialization
 111  */
 112 static void vm_mem_init(void *);
 113 SYSINIT(vm_mem, SI_SUB_VM, SI_ORDER_FIRST, vm_mem_init, NULL);
 114
 115 /*
 116  * Import kva into the kernel arena.
 117  */
 118 static int
 119 kva_import(void *unused, vmem_size_t size, int flags, vmem_addr_t *addrp)
 120 {
 121         vm_offset_t addr;
 122         int result;
 123
 124         KASSERT((size % KVA_QUANTUM) == 0,
 125             ("kva_import: Size %jd is not a multiple of %d",
 126             (intmax_t)size, (int)KVA_QUANTUM));
 127         addr = vm_map_min(kernel_map);
 128         result = vm_map_find(kernel_map, NULL, 0, &addr, size, 0,
 129             VMFS_SUPER_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 130         if (result != KERN_SUCCESS)
 131                 return (ENOMEM);
 132
 133         *addrp = addr;
 134
 135         return (0);
 136 }
 137
 138 /*
 139  *      vm_init initializes the virtual memory system.
 140  *      This is done only by the first cpu up.
 141  *
 142  *      The start and end address of physical memory is passed in.
 143  */
 144 /* ARGSUSED*/
 145 static void
 146 vm_mem_init(dummy)
 147         void *dummy;
 148 {
 149         int domain;
 150
 151         /*
 152          * Initializes resident memory structures. From here on, all physical
 153          * memory is accounted for, and we use only virtual addresses.
 154          */
 155         vm_set_page_size();
 156         virtual_avail = vm_page_startup(virtual_avail);
 157
 158 #ifdef  UMA_MD_SMALL_ALLOC
 159         /* Announce page availability to UMA. */
 160         uma_startup1();
 161 #endif
 162         /*
 163          * Initialize other VM packages
 164          */
 165         vmem_startup();
 166         vm_object_init();
 167         vm_map_startup();
 168         kmem_init(virtual_avail, virtual_end);
 169
 170         /*
 171          * Initialize the kernel_arena.  This can grow on demand.
 172          */
 173         vmem_init(kernel_arena, "kernel arena", 0, 0, PAGE_SIZE, 0, 0);
 174         vmem_set_import(kernel_arena, kva_import, NULL, NULL, KVA_QUANTUM);
 175
 176         for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
 177                 vm_dom[domain].vmd_kernel_arena = vmem_create(
 178                     "kernel arena domain", 0, 0, PAGE_SIZE, 0, M_WAITOK);
 179                 vmem_set_import(vm_dom[domain].vmd_kernel_arena,
 180                     (vmem_import_t *)vmem_alloc, NULL, kernel_arena,
 181                     KVA_QUANTUM);
 182         }
 183
 184 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
 185         /* Set up radix zone to use noobj_alloc. */
 186         vm_radix_reserve_kva();
 187 #endif
 188         /* Announce full page availability to UMA. */
 189         uma_startup2();
 190         kmem_init_zero_region();
 191         pmap_init();
 192         vm_pager_init();
 193 }
 194
 195 void
 196 vm_ksubmap_init(struct kva_md_info *kmi)
 197 {
 198         vm_offset_t firstaddr;
 199         caddr_t v;
 200         vm_size_t size = 0;
 201         long physmem_est;
 202         vm_offset_t minaddr;
 203         vm_offset_t maxaddr;
 204
 205         /*
 206          * Allocate space for system data structures.
 207          * The first available kernel virtual address is in "v".
 208          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 209          * As pages of memory are allocated and cleared,
 210          * "firstaddr" is incremented.
 211          */
 212
 213         /*
 214          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 215          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 216          * addresses to the various data structures.
 217          */
 218         firstaddr = 0;
 219 again:
 220         v = (caddr_t)firstaddr;
 221
 222         /*
 223          * Discount the physical memory larger than the size of kernel_map
 224          * to avoid eating up all of KVA space.
 225          */
 226         physmem_est = lmin(physmem, btoc(kernel_map->max_offset -
 227             kernel_map->min_offset));
 228
 229         v = kern_vfs_bio_buffer_alloc(v, physmem_est);
 230
 231         /*
 232          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 233          */
 234         if (firstaddr == 0) {
 235                 size = (vm_size_t)v;
 236 #ifdef VM_FREELIST_DMA32
 237                 /*
 238                  * Try to protect 32-bit DMAable memory from the largest
 239                  * early alloc of wired mem.
 240                  */
 241                 firstaddr = kmem_alloc_attr(kernel_arena, size,
 242                     M_ZERO | M_NOWAIT, (vm_paddr_t)1 << 32,
 243                     ~(vm_paddr_t)0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 244                 if (firstaddr == 0)
 245 #endif
 246                         firstaddr = kmem_malloc(kernel_arena, size,
 247                             M_ZERO | M_WAITOK);
 248                 if (firstaddr == 0)
 249                         panic("startup: no room for tables");
 250                 goto again;
 251         }
 252
 253         /*
 254          * End of second pass, addresses have been assigned
 255          */
 256         if ((vm_size_t)((char *)v - firstaddr) != size)
 257                 panic("startup: table size inconsistency");
 258
 259         /*
 260          * Allocate the clean map to hold all of the paging and I/O virtual
 261          * memory.
 262          */
 263         size = (long)nbuf * BKVASIZE + (long)nswbuf * MAXPHYS +
 264             (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 265         kmi->clean_sva = firstaddr = kva_alloc(size);
 266         kmi->clean_eva = firstaddr + size;
 267
 268         /*
 269          * Allocate the buffer arena.
 270          *
 271          * Enable the quantum cache if we have more than 4 cpus.  This
 272          * avoids lock contention at the expense of some fragmentation.
 273          */
 274         size = (long)nbuf * BKVASIZE;
 275         kmi->buffer_sva = firstaddr;
 276         kmi->buffer_eva = kmi->buffer_sva + size;
 277         vmem_init(buffer_arena, "buffer arena", kmi->buffer_sva, size,
 278             PAGE_SIZE, (mp_ncpus > 4) ? BKVASIZE * 8 : 0, 0);
 279         firstaddr += size;
 280
 281         /*
 282          * Now swap kva.
 283          */
 284         swapbkva = firstaddr;
 285         size = (long)nswbuf * MAXPHYS;
 286         firstaddr += size;
 287
 288         /*
 289          * And optionally transient bio space.
 290          */
 291         if (bio_transient_maxcnt != 0) {
 292                 size = (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 293                 vmem_init(transient_arena, "transient arena",
 294                     firstaddr, size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 295                 firstaddr += size;
 296         }
 297         if (firstaddr != kmi->clean_eva)
 298                 panic("Clean map calculation incorrect");
 299
 300         /*
 301          * Allocate the pageable submaps.  We may cache an exec map entry per
 302          * CPU, so we therefore need to reserve space for at least ncpu+1
 303          * entries to avoid deadlock.  The exec map is also used by some image
 304          * activators, so we leave a fixed number of pages for their use.
 305          */
 306 #ifdef __LP64__
 307         exec_map_entries = 8 * mp_ncpus;
 308 #else
 309         exec_map_entries = 2 * mp_ncpus + 4;
 310 #endif
 311         exec_map_entry_size = round_page(PATH_MAX + ARG_MAX);
 312         exec_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr,
 313             exec_map_entries * exec_map_entry_size + 64 * PAGE_SIZE, FALSE);
 314         pipe_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr, maxpipekva,
 315             FALSE);
 316 }