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
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #include <vm/vm_param.h>
  87 #include <vm/vm_kern.h>
  88 #include <vm/vm_object.h>
  89 #include <vm/vm_page.h>
  90 #include <vm/vm_map.h>
  91 #include <vm/vm_pager.h>
  92 #include <vm/vm_extern.h>
  93
  94 long physmem;
  95
  96 /*
  97  * System initialization
  98  */
  99 static void vm_mem_init(void *);
 100 SYSINIT(vm_mem, SI_SUB_VM, SI_ORDER_FIRST, vm_mem_init, NULL);
 101
 102 /*
 103  * Import kva into the kernel arena.
 104  */
 105 static int
 106 kva_import(void *unused, vmem_size_t size, int flags, vmem_addr_t *addrp)
 107 {
 108         vm_offset_t addr;
 109         int result;
 110
 111         addr = vm_map_min(kernel_map);
 112         result = vm_map_find(kernel_map, NULL, 0, &addr, size, 0,
 113             VMFS_SUPER_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 114         if (result != KERN_SUCCESS)
 115                 return (ENOMEM);
 116
 117         *addrp = addr;
 118
 119         return (0);
 120 }
 121
 122 /*
 123  *      vm_init initializes the virtual memory system.
 124  *      This is done only by the first cpu up.
 125  *
 126  *      The start and end address of physical memory is passed in.
 127  */
 128 /* ARGSUSED*/
 129 static void
 130 vm_mem_init(dummy)
 131         void *dummy;
 132 {
 133
 134         /*
 135          * Initializes resident memory structures. From here on, all physical
 136          * memory is accounted for, and we use only virtual addresses.
 137          */
 138         vm_set_page_size();
 139         virtual_avail = vm_page_startup(virtual_avail);
 140
 141         /*
 142          * Initialize other VM packages
 143          */
 144         vmem_startup();
 145         vm_object_init();
 146         vm_map_startup();
 147         kmem_init(virtual_avail, virtual_end);
 148
 149         /*
 150          * Initialize the kernel_arena.  This can grow on demand.
 151          */
 152         vmem_init(kernel_arena, "kernel arena", 0, 0, PAGE_SIZE, 0, 0);
 153         vmem_set_import(kernel_arena, kva_import, NULL, NULL,
 154 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 155             1 << (VM_LEVEL_0_ORDER + PAGE_SHIFT));
 156 #else
 157             /* On non-superpage architectures want large import sizes. */
 158             PAGE_SIZE * 1024);
 159 #endif
 160
 161         kmem_init_zero_region();
 162         pmap_init();
 163         vm_pager_init();
 164 }
 165
 166 void
 167 vm_ksubmap_init(struct kva_md_info *kmi)
 168 {
 169         vm_offset_t firstaddr;
 170         caddr_t v;
 171         vm_size_t size = 0;
 172         long physmem_est;
 173         vm_offset_t minaddr;
 174         vm_offset_t maxaddr;
 175
 176         /*
 177          * Allocate space for system data structures.
 178          * The first available kernel virtual address is in "v".
 179          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 180          * As pages of memory are allocated and cleared,
 181          * "firstaddr" is incremented.
 182          */
 183
 184         /*
 185          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 186          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 187          * addresses to the various data structures.
 188          */
 189         firstaddr = 0;
 190 again:
 191         v = (caddr_t)firstaddr;
 192
 193         /*
 194          * Discount the physical memory larger than the size of kernel_map
 195          * to avoid eating up all of KVA space.
 196          */
 197         physmem_est = lmin(physmem, btoc(kernel_map->max_offset -
 198             kernel_map->min_offset));
 199
 200         v = kern_vfs_bio_buffer_alloc(v, physmem_est);
 201
 202         /*
 203          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 204          */
 205         if (firstaddr == 0) {
 206                 size = (vm_size_t)v;
 207 #ifdef VM_FREELIST_DMA32
 208                 /*
 209                  * Try to protect 32-bit DMAable memory from the largest
 210                  * early alloc of wired mem.
 211                  */
 212                 firstaddr = kmem_alloc_attr(kernel_arena, size,
 213                     M_ZERO | M_NOWAIT, (vm_paddr_t)1 << 32,
 214                     ~(vm_paddr_t)0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 215                 if (firstaddr == 0)
 216 #endif
 217                         firstaddr = kmem_malloc(kernel_arena, size,
 218                             M_ZERO | M_WAITOK);
 219                 if (firstaddr == 0)
 220                         panic("startup: no room for tables");
 221                 goto again;
 222         }
 223
 224         /*
 225          * End of second pass, addresses have been assigned
 226          */
 227         if ((vm_size_t)((char *)v - firstaddr) != size)
 228                 panic("startup: table size inconsistency");
 229
 230         /*
 231          * Allocate the clean map to hold all of the paging and I/O virtual
 232          * memory.
 233          */
 234         size = (long)nbuf * BKVASIZE + (long)nswbuf * MAXPHYS +
 235             (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 236         kmi->clean_sva = firstaddr = kva_alloc(size);
 237         kmi->clean_eva = firstaddr + size;
 238
 239         /*
 240          * Allocate the buffer arena.
 241          *
 242          * Enable the quantum cache if we have more than 4 cpus.  This
 243          * avoids lock contention at the expense of some fragmentation.
 244          */
 245         size = (long)nbuf * BKVASIZE;
 246         kmi->buffer_sva = firstaddr;
 247         kmi->buffer_eva = kmi->buffer_sva + size;
 248         vmem_init(buffer_arena, "buffer arena", kmi->buffer_sva, size,
 249             PAGE_SIZE, (mp_ncpus > 4) ? BKVASIZE * 8 : 0, 0);
 250         firstaddr += size;
 251
 252         /*
 253          * Now swap kva.
 254          */
 255         swapbkva = firstaddr;
 256         size = (long)nswbuf * MAXPHYS;
 257         firstaddr += size;
 258
 259         /*
 260          * And optionally transient bio space.
 261          */
 262         if (bio_transient_maxcnt != 0) {
 263                 size = (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 264                 vmem_init(transient_arena, "transient arena",
 265                     firstaddr, size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 266                 firstaddr += size;
 267         }
 268         if (firstaddr != kmi->clean_eva)
 269                 panic("Clean map calculation incorrect");
 270
 271         /*
 272          * Allocate the pageable submaps.  We may cache an exec map entry per
 273          * CPU, so we therefore need to reserve space for at least ncpu+1
 274          * entries to avoid deadlock.  The exec map is also used by some image
 275          * activators, so we leave a fixed number of pages for their use.
 276          */
 277 #ifdef __LP64__
 278         exec_map_entries = 8 * mp_ncpus;
 279 #else
 280         exec_map_entries = 2 * mp_ncpus + 4;
 281 #endif
 282         exec_map_entry_size = round_page(PATH_MAX + ARG_MAX);
 283         exec_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr,
 284             exec_map_entries * exec_map_entry_size + 64 * PAGE_SIZE, FALSE);
 285         pipe_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr, maxpipekva,
 286             FALSE);
 287 }