sys/vm/vm_init.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  *      from: @(#)vm_init.c     8.1 (Berkeley) 6/11/93
  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/cdefs.h>
  66 __FBSDID("$FreeBSD$");
  67
  68 #include <sys/param.h>
  69 #include <sys/kernel.h>
  70 #include <sys/lock.h>
  71 #include <sys/proc.h>
  72 #include <sys/rwlock.h>
  73 #include <sys/malloc.h>
  74 #include <sys/sysctl.h>
  75 #include <sys/systm.h>
  76 #include <sys/selinfo.h>
  77 #include <sys/smp.h>
  78 #include <sys/pipe.h>
  79 #include <sys/bio.h>
  80 #include <sys/buf.h>
  81 #include <sys/vmem.h>
  82
  83 #include <vm/vm.h>
  84 #include <vm/vm_param.h>
  85 #include <vm/vm_kern.h>
  86 #include <vm/vm_object.h>
  87 #include <vm/vm_page.h>
  88 #include <vm/vm_map.h>
  89 #include <vm/vm_pager.h>
  90 #include <vm/vm_extern.h>
  91
  92 long physmem;
  93
  94 /*
  95  * System initialization
  96  */
  97 static void vm_mem_init(void *);
  98 SYSINIT(vm_mem, SI_SUB_VM, SI_ORDER_FIRST, vm_mem_init, NULL);
  99
 100 /*
 101  * Import kva into the kernel arena.
 102  */
 103 static int
 104 kva_import(void *unused, vmem_size_t size, int flags, vmem_addr_t *addrp)
 105 {
 106         vm_offset_t addr;
 107         int result;
 108
 109         addr = vm_map_min(kernel_map);
 110         result = vm_map_find(kernel_map, NULL, 0, &addr, size, 0,
 111             VMFS_SUPER_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 112         if (result != KERN_SUCCESS)
 113                 return (ENOMEM);
 114
 115         *addrp = addr;
 116
 117         return (0);
 118 }
 119
 120 /*
 121  *      vm_init initializes the virtual memory system.
 122  *      This is done only by the first cpu up.
 123  *
 124  *      The start and end address of physical memory is passed in.
 125  */
 126 /* ARGSUSED*/
 127 static void
 128 vm_mem_init(dummy)
 129         void *dummy;
 130 {
 131
 132         /*
 133          * Initializes resident memory structures. From here on, all physical
 134          * memory is accounted for, and we use only virtual addresses.
 135          */
 136         vm_set_page_size();
 137         virtual_avail = vm_page_startup(virtual_avail);
 138
 139         /*
 140          * Initialize other VM packages
 141          */
 142         vmem_startup();
 143         vm_object_init();
 144         vm_map_startup();
 145         kmem_init(virtual_avail, virtual_end);
 146
 147         /*
 148          * Initialize the kernel_arena.  This can grow on demand.
 149          */
 150         vmem_init(kernel_arena, "kernel arena", 0, 0, PAGE_SIZE, 0, 0);
 151         vmem_set_import(kernel_arena, kva_import, NULL, NULL,
 152 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 153             1 << (VM_LEVEL_0_ORDER + PAGE_SHIFT));
 154 #else
 155             /* On non-superpage architectures want large import sizes. */
 156             PAGE_SIZE * 1024);
 157 #endif
 158
 159         kmem_init_zero_region();
 160         pmap_init();
 161         vm_pager_init();
 162 }
 163
 164 void
 165 vm_ksubmap_init(struct kva_md_info *kmi)
 166 {
 167         vm_offset_t firstaddr;
 168         caddr_t v;
 169         vm_size_t size = 0;
 170         long physmem_est;
 171         vm_offset_t minaddr;
 172         vm_offset_t maxaddr;
 173
 174         /*
 175          * Allocate space for system data structures.
 176          * The first available kernel virtual address is in "v".
 177          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 178          * As pages of memory are allocated and cleared,
 179          * "firstaddr" is incremented.
 180          */
 181
 182         /*
 183          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 184          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 185          * addresses to the various data structures.
 186          */
 187         firstaddr = 0;
 188 again:
 189         v = (caddr_t)firstaddr;
 190
 191         /*
 192          * Discount the physical memory larger than the size of kernel_map
 193          * to avoid eating up all of KVA space.
 194          */
 195         physmem_est = lmin(physmem, btoc(kernel_map->max_offset -
 196             kernel_map->min_offset));
 197
 198         v = kern_vfs_bio_buffer_alloc(v, physmem_est);
 199
 200         /*
 201          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 202          */
 203         if (firstaddr == 0) {
 204                 size = (vm_size_t)v;
 205 #ifdef VM_FREELIST_DMA32
 206                 /*
 207                  * Try to protect 32-bit DMAable memory from the largest
 208                  * early alloc of wired mem.
 209                  */
 210                 firstaddr = kmem_alloc_attr(kernel_arena, size,
 211                     M_ZERO | M_NOWAIT, (vm_paddr_t)1 << 32,
 212                     ~(vm_paddr_t)0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 213                 if (firstaddr == 0)
 214 #endif
 215                         firstaddr = kmem_malloc(kernel_arena, size,
 216                             M_ZERO | M_WAITOK);
 217                 if (firstaddr == 0)
 218                         panic("startup: no room for tables");
 219                 goto again;
 220         }
 221
 222         /*
 223          * End of second pass, addresses have been assigned
 224          */
 225         if ((vm_size_t)((char *)v - firstaddr) != size)
 226                 panic("startup: table size inconsistency");
 227
 228         /*
 229          * Allocate the clean map to hold all of the paging and I/O virtual
 230          * memory.
 231          */
 232         size = (long)nbuf * BKVASIZE + (long)nswbuf * MAXPHYS +
 233             (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 234         kmi->clean_sva = firstaddr = kva_alloc(size);
 235         kmi->clean_eva = firstaddr + size;
 236
 237         /*
 238          * Allocate the buffer arena.
 239          *
 240          * Enable the quantum cache if we have more than 4 cpus.  This
 241          * avoids lock contention at the expense of some fragmentation.
 242          */
 243         size = (long)nbuf * BKVASIZE;
 244         kmi->buffer_sva = firstaddr;
 245         kmi->buffer_eva = kmi->buffer_sva + size;
 246         vmem_init(buffer_arena, "buffer arena", kmi->buffer_sva, size,
 247             PAGE_SIZE, (mp_ncpus > 4) ? BKVASIZE * 8 : 0, 0);
 248         firstaddr += size;
 249
 250         /*
 251          * Now swap kva.
 252          */
 253         swapbkva = firstaddr;
 254         size = (long)nswbuf * MAXPHYS;
 255         firstaddr += size;
 256
 257         /*
 258          * And optionally transient bio space.
 259          */
 260         if (bio_transient_maxcnt != 0) {
 261                 size = (long)bio_transient_maxcnt * MAXPHYS;
 262                 vmem_init(transient_arena, "transient arena",
 263                     firstaddr, size, PAGE_SIZE, 0, 0);
 264                 firstaddr += size;
 265         }
 266         if (firstaddr != kmi->clean_eva)
 267                 panic("Clean map calculation incorrect");
 268
 269         /*
 270          * Allocate the pageable submaps.  We may cache an exec map entry per
 271          * CPU, so we therefore need to reserve space for at least ncpu+1
 272          * entries to avoid deadlock.  The exec map is also used by some image
 273          * activators, so we leave a fixed number of pages for their use.
 274          */
 275 #ifdef __LP64__
 276         exec_map_entries = 8 * mp_ncpus;
 277 #else
 278         exec_map_entries = 2 * mp_ncpus + 4;
 279 #endif
 280         exec_map_entry_size = round_page(PATH_MAX + ARG_MAX);
 281         exec_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr,
 282             exec_map_entries * exec_map_entry_size + 64 * PAGE_SIZE, FALSE);
 283         pipe_map = kmem_suballoc(kernel_map, &minaddr, &maxaddr, maxpipekva,
 284             FALSE);
 285 }