sys/vm/vm_kern.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_kern.c     8.3 (Berkeley) 1/12/94
  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  *      Kernel memory management.
  65  */
  66
  67 #include <sys/cdefs.h>
  68 __FBSDID("$FreeBSD$");
  69
  70 #include "opt_vm.h"
  71
  72 #include <sys/param.h>
  73 #include <sys/systm.h>
  74 #include <sys/kernel.h>         /* for ticks and hz */
  75 #include <sys/domainset.h>
  76 #include <sys/eventhandler.h>
  77 #include <sys/lock.h>
  78 #include <sys/proc.h>
  79 #include <sys/malloc.h>
  80 #include <sys/rwlock.h>
  81 #include <sys/sysctl.h>
  82 #include <sys/vmem.h>
  83 #include <sys/vmmeter.h>
  84
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #include <vm/vm_param.h>
  87 #include <vm/vm_domainset.h>
  88 #include <vm/vm_kern.h>
  89 #include <vm/pmap.h>
  90 #include <vm/vm_map.h>
  91 #include <vm/vm_object.h>
  92 #include <vm/vm_page.h>
  93 #include <vm/vm_pageout.h>
  94 #include <vm/vm_phys.h>
  95 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  96 #include <vm/vm_radix.h>
  97 #include <vm/vm_extern.h>
  98 #include <vm/uma.h>
  99
 100 vm_map_t kernel_map;
 101 vm_map_t exec_map;
 102 vm_map_t pipe_map;
 103
 104 const void *zero_region;
 105 CTASSERT((ZERO_REGION_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
 106
 107 /* NB: Used by kernel debuggers. */
 108 const u_long vm_maxuser_address = VM_MAXUSER_ADDRESS;
 109
 110 u_int exec_map_entry_size;
 111 u_int exec_map_entries;
 112
 113 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, min_kernel_address, CTLFLAG_RD,
 114     SYSCTL_NULL_ULONG_PTR, VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, "Min kernel address");
 115
 116 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, max_kernel_address, CTLFLAG_RD,
 117 #if defined(__arm__) || defined(__sparc64__)
 118     &vm_max_kernel_address, 0,
 119 #else
 120     SYSCTL_NULL_ULONG_PTR, VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
 121 #endif
 122     "Max kernel address");
 123
 124 /*
 125  *      kva_alloc:
 126  *
 127  *      Allocate a virtual address range with no underlying object and
 128  *      no initial mapping to physical memory.  Any mapping from this
 129  *      range to physical memory must be explicitly created prior to
 130  *      its use, typically with pmap_qenter().  Any attempt to create
 131  *      a mapping on demand through vm_fault() will result in a panic.
 132  */
 133 vm_offset_t
 134 kva_alloc(vm_size_t size)
 135 {
 136         vm_offset_t addr;
 137
 138         size = round_page(size);
 139         if (vmem_alloc(kernel_arena, size, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr))
 140                 return (0);
 141
 142         return (addr);
 143 }
 144
 145 /*
 146  *      kva_free:
 147  *
 148  *      Release a region of kernel virtual memory allocated
 149  *      with kva_alloc, and return the physical pages
 150  *      associated with that region.
 151  *
 152  *      This routine may not block on kernel maps.
 153  */
 154 void
 155 kva_free(vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 156 {
 157
 158         size = round_page(size);
 159         vmem_free(kernel_arena, addr, size);
 160 }
 161
 162 /*
 163  *      Allocates a region from the kernel address map and physical pages
 164  *      within the specified address range to the kernel object.  Creates a
 165  *      wired mapping from this region to these pages, and returns the
 166  *      region's starting virtual address.  The allocated pages are not
 167  *      necessarily physically contiguous.  If M_ZERO is specified through the
 168  *      given flags, then the pages are zeroed before they are mapped.
 169  */
 170 vm_offset_t
 171 kmem_alloc_attr_domain(int domain, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 172     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 173 {
 174         vmem_t *vmem;
 175         vm_object_t object = kernel_object;
 176         vm_offset_t addr, i, offset;
 177         vm_page_t m;
 178         int pflags, tries;
 179
 180         size = round_page(size);
 181         vmem = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 182         if (vmem_alloc(vmem, size, M_BESTFIT | flags, &addr))
 183                 return (0);
 184         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 185         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED;
 186         pflags &= ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
 187         pflags |= VM_ALLOC_NOWAIT;
 188         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 189         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 190                 tries = 0;
 191 retry:
 192                 m = vm_page_alloc_contig_domain(object, atop(offset + i),
 193                     domain, pflags, 1, low, high, PAGE_SIZE, 0, memattr);
 194                 if (m == NULL) {
 195                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 196                         if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 197                                 if (!vm_page_reclaim_contig_domain(domain,
 198                                     pflags, 1, low, high, PAGE_SIZE, 0) &&
 199                                     (flags & M_WAITOK) != 0)
 200                                         vm_wait_domain(domain);
 201                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
 202                                 tries++;
 203                                 goto retry;
 204                         }
 205                         kmem_unback(object, addr, i);
 206                         vmem_free(vmem, addr, size);
 207                         return (0);
 208                 }
 209                 KASSERT(vm_phys_domain(m) == domain,
 210                     ("kmem_alloc_attr_domain: Domain mismatch %d != %d",
 211                     vm_phys_domain(m), domain));
 212                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 213                         pmap_zero_page(m);
 214                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 215                 pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, m, VM_PROT_RW,
 216                     VM_PROT_RW | PMAP_ENTER_WIRED, 0);
 217         }
 218         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 219         return (addr);
 220 }
 221
 222 vm_offset_t
 223 kmem_alloc_attr(vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 224     vm_memattr_t memattr)
 225 {
 226         struct vm_domainset_iter di;
 227         vm_offset_t addr;
 228         int domain;
 229
 230         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 231         do {
 232                 addr = kmem_alloc_attr_domain(domain, size, flags, low, high,
 233                     memattr);
 234                 if (addr != 0)
 235                         break;
 236         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 237
 238         return (addr);
 239 }
 240
 241 /*
 242  *      Allocates a region from the kernel address map and physically
 243  *      contiguous pages within the specified address range to the kernel
 244  *      object.  Creates a wired mapping from this region to these pages, and
 245  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is specified
 246  *      through the given flags, then the pages are zeroed before they are
 247  *      mapped.
 248  */
 249 vm_offset_t
 250 kmem_alloc_contig_domain(int domain, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 251     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary,
 252     vm_memattr_t memattr)
 253 {
 254         vmem_t *vmem;
 255         vm_object_t object = kernel_object;
 256         vm_offset_t addr, offset, tmp;
 257         vm_page_t end_m, m;
 258         u_long npages;
 259         int pflags, tries;
 260
 261         size = round_page(size);
 262         vmem = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 263         if (vmem_alloc(vmem, size, flags | M_BESTFIT, &addr))
 264                 return (0);
 265         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 266         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED;
 267         pflags &= ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
 268         pflags |= VM_ALLOC_NOWAIT;
 269         npages = atop(size);
 270         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 271         tries = 0;
 272 retry:
 273         m = vm_page_alloc_contig_domain(object, atop(offset), domain, pflags,
 274             npages, low, high, alignment, boundary, memattr);
 275         if (m == NULL) {
 276                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 277                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 278                         if (!vm_page_reclaim_contig_domain(domain, pflags,
 279                             npages, low, high, alignment, boundary) &&
 280                             (flags & M_WAITOK) != 0)
 281                                 vm_wait_domain(domain);
 282                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 283                         tries++;
 284                         goto retry;
 285                 }
 286                 vmem_free(vmem, addr, size);
 287                 return (0);
 288         }
 289         KASSERT(vm_phys_domain(m) == domain,
 290             ("kmem_alloc_contig_domain: Domain mismatch %d != %d",
 291             vm_phys_domain(m), domain));
 292         end_m = m + npages;
 293         tmp = addr;
 294         for (; m < end_m; m++) {
 295                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 296                         pmap_zero_page(m);
 297                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 298                 pmap_enter(kernel_pmap, tmp, m, VM_PROT_RW,
 299                     VM_PROT_RW | PMAP_ENTER_WIRED, 0);
 300                 tmp += PAGE_SIZE;
 301         }
 302         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 303         return (addr);
 304 }
 305
 306 vm_offset_t
 307 kmem_alloc_contig(vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 308     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
 309 {
 310         struct vm_domainset_iter di;
 311         vm_offset_t addr;
 312         int domain;
 313
 314         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 315         do {
 316                 addr = kmem_alloc_contig_domain(domain, size, flags, low, high,
 317                     alignment, boundary, memattr);
 318                 if (addr != 0)
 319                         break;
 320         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 321
 322         return (addr);
 323 }
 324
 325 /*
 326  *      kmem_suballoc:
 327  *
 328  *      Allocates a map to manage a subrange
 329  *      of the kernel virtual address space.
 330  *
 331  *      Arguments are as follows:
 332  *
 333  *      parent          Map to take range from
 334  *      min, max        Returned endpoints of map
 335  *      size            Size of range to find
 336  *      superpage_align Request that min is superpage aligned
 337  */
 338 vm_map_t
 339 kmem_suballoc(vm_map_t parent, vm_offset_t *min, vm_offset_t *max,
 340     vm_size_t size, boolean_t superpage_align)
 341 {
 342         int ret;
 343         vm_map_t result;
 344
 345         size = round_page(size);
 346
 347         *min = vm_map_min(parent);
 348         ret = vm_map_find(parent, NULL, 0, min, size, 0, superpage_align ?
 349             VMFS_SUPER_SPACE : VMFS_ANY_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
 350             MAP_ACC_NO_CHARGE);
 351         if (ret != KERN_SUCCESS)
 352                 panic("kmem_suballoc: bad status return of %d", ret);
 353         *max = *min + size;
 354         result = vm_map_create(vm_map_pmap(parent), *min, *max);
 355         if (result == NULL)
 356                 panic("kmem_suballoc: cannot create submap");
 357         if (vm_map_submap(parent, *min, *max, result) != KERN_SUCCESS)
 358                 panic("kmem_suballoc: unable to change range to submap");
 359         return (result);
 360 }
 361
 362 /*
 363  *      kmem_malloc:
 364  *
 365  *      Allocate wired-down pages in the kernel's address space.
 366  */
 367 vm_offset_t
 368 kmem_malloc_domain(int domain, vm_size_t size, int flags)
 369 {
 370         vmem_t *arena;
 371         vm_offset_t addr;
 372         int rv;
 373
 374 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 375         if (__predict_true((flags & M_EXEC) == 0))
 376                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 377         else
 378                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_rwx_arena;
 379 #else
 380         arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 381 #endif
 382         size = round_page(size);
 383         if (vmem_alloc(arena, size, flags | M_BESTFIT, &addr))
 384                 return (0);
 385
 386         rv = kmem_back_domain(domain, kernel_object, addr, size, flags);
 387         if (rv != KERN_SUCCESS) {
 388                 vmem_free(arena, addr, size);
 389                 return (0);
 390         }
 391         return (addr);
 392 }
 393
 394 vm_offset_t
 395 kmem_malloc(struct vmem *vmem __unused, vm_size_t size, int flags)
 396 {
 397         struct vm_domainset_iter di;
 398         vm_offset_t addr;
 399         int domain;
 400
 401         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 402         do {
 403                 addr = kmem_malloc_domain(domain, size, flags);
 404                 if (addr != 0)
 405                         break;
 406         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 407
 408         return (addr);
 409 }
 410
 411 /*
 412  *      kmem_back:
 413  *
 414  *      Allocate physical pages for the specified virtual address range.
 415  */
 416 int
 417 kmem_back_domain(int domain, vm_object_t object, vm_offset_t addr,
 418     vm_size_t size, int flags)
 419 {
 420         vm_offset_t offset, i;
 421         vm_page_t m, mpred;
 422         vm_prot_t prot;
 423         int pflags;
 424
 425         KASSERT(object == kernel_object,
 426             ("kmem_back_domain: only supports kernel object."));
 427
 428         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 429         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED;
 430         pflags &= ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
 431         if (flags & M_WAITOK)
 432                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
 433         prot = (flags & M_EXEC) != 0 ? VM_PROT_ALL : VM_PROT_RW;
 434
 435         i = 0;
 436         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 437 retry:
 438         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, atop(offset + i));
 439         for (; i < size; i += PAGE_SIZE, mpred = m) {
 440                 m = vm_page_alloc_domain_after(object, atop(offset + i),
 441                     domain, pflags, mpred);
 442
 443                 /*
 444                  * Ran out of space, free everything up and return. Don't need
 445                  * to lock page queues here as we know that the pages we got
 446                  * aren't on any queues.
 447                  */
 448                 if (m == NULL) {
 449                         if ((flags & M_NOWAIT) == 0)
 450                                 goto retry;
 451                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 452                         kmem_unback(object, addr, i);
 453                         return (KERN_NO_SPACE);
 454                 }
 455                 KASSERT(vm_phys_domain(m) == domain,
 456                     ("kmem_back_domain: Domain mismatch %d != %d",
 457                     vm_phys_domain(m), domain));
 458                 if (flags & M_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 459                         pmap_zero_page(m);
 460                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
 461                     ("kmem_malloc: page %p is managed", m));
 462                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 463                 pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, m, prot,
 464                     prot | PMAP_ENTER_WIRED, 0);
 465         }
 466         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 467
 468         return (KERN_SUCCESS);
 469 }
 470
 471 int
 472 kmem_back(vm_object_t object, vm_offset_t addr, vm_size_t size, int flags)
 473 {
 474         struct vm_domainset_iter di;
 475         int domain;
 476         int ret;
 477
 478         KASSERT(object == kernel_object,
 479             ("kmem_back: only supports kernel object."));
 480
 481         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 482         do {
 483                 ret = kmem_back_domain(domain, object, addr, size, flags);
 484                 if (ret == KERN_SUCCESS)
 485                         break;
 486         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 487
 488         return (ret);
 489 }
 490
 491 /*
 492  *      kmem_unback:
 493  *
 494  *      Unmap and free the physical pages underlying the specified virtual
 495  *      address range.
 496  *
 497  *      A physical page must exist within the specified object at each index
 498  *      that is being unmapped.
 499  */
 500 static int
 501 _kmem_unback(vm_object_t object, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 502 {
 503         vm_page_t m, next;
 504         vm_offset_t end, offset;
 505         int domain;
 506
 507         KASSERT(object == kernel_object,
 508             ("kmem_unback: only supports kernel object."));
 509
 510         if (size == 0)
 511                 return (0);
 512         pmap_remove(kernel_pmap, addr, addr + size);
 513         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 514         end = offset + size;
 515         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 516         m = vm_page_lookup(object, atop(offset));
 517         domain = vm_phys_domain(m);
 518         for (; offset < end; offset += PAGE_SIZE, m = next) {
 519                 next = vm_page_next(m);
 520                 vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
 521                 vm_page_free(m);
 522         }
 523         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 524
 525         return (domain);
 526 }
 527
 528 void
 529 kmem_unback(vm_object_t object, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 530 {
 531
 532         _kmem_unback(object, addr, size);
 533 }
 534
 535 /*
 536  *      kmem_free:
 537  *
 538  *      Free memory allocated with kmem_malloc.  The size must match the
 539  *      original allocation.
 540  */
 541 void
 542 kmem_free(struct vmem *vmem, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 543 {
 544         struct vmem *arena;
 545         int domain;
 546
 547 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 548         KASSERT(vmem == kernel_arena || vmem == kernel_rwx_arena,
 549             ("kmem_free: Only kernel_arena or kernel_rwx_arena are supported."));
 550 #else
 551         KASSERT(vmem == kernel_arena,
 552             ("kmem_free: Only kernel_arena is supported."));
 553 #endif
 554
 555         size = round_page(size);
 556         domain = _kmem_unback(kernel_object, addr, size);
 557 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 558         if (__predict_true(vmem == kernel_arena))
 559                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 560         else
 561                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_rwx_arena;
 562 #else
 563         arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 564 #endif
 565         vmem_free(arena, addr, size);
 566 }
 567
 568 /*
 569  *      kmap_alloc_wait:
 570  *
 571  *      Allocates pageable memory from a sub-map of the kernel.  If the submap
 572  *      has no room, the caller sleeps waiting for more memory in the submap.
 573  *
 574  *      This routine may block.
 575  */
 576 vm_offset_t
 577 kmap_alloc_wait(vm_map_t map, vm_size_t size)
 578 {
 579         vm_offset_t addr;
 580
 581         size = round_page(size);
 582         if (!swap_reserve(size))
 583                 return (0);
 584
 585         for (;;) {
 586                 /*
 587                  * To make this work for more than one map, use the map's lock
 588                  * to lock out sleepers/wakers.
 589                  */
 590                 vm_map_lock(map);
 591                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr) == 0)
 592                         break;
 593                 /* no space now; see if we can ever get space */
 594                 if (vm_map_max(map) - vm_map_min(map) < size) {
 595                         vm_map_unlock(map);
 596                         swap_release(size);
 597                         return (0);
 598                 }
 599                 map->needs_wakeup = TRUE;
 600                 vm_map_unlock_and_wait(map, 0);
 601         }
 602         vm_map_insert(map, NULL, 0, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 603             VM_PROT_ALL, MAP_ACC_CHARGED);
 604         vm_map_unlock(map);
 605         return (addr);
 606 }
 607
 608 /*
 609  *      kmap_free_wakeup:
 610  *
 611  *      Returns memory to a submap of the kernel, and wakes up any processes
 612  *      waiting for memory in that map.
 613  */
 614 void
 615 kmap_free_wakeup(vm_map_t map, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 616 {
 617
 618         vm_map_lock(map);
 619         (void) vm_map_delete(map, trunc_page(addr), round_page(addr + size));
 620         if (map->needs_wakeup) {
 621                 map->needs_wakeup = FALSE;
 622                 vm_map_wakeup(map);
 623         }
 624         vm_map_unlock(map);
 625 }
 626
 627 void
 628 kmem_init_zero_region(void)
 629 {
 630         vm_offset_t addr, i;
 631         vm_page_t m;
 632
 633         /*
 634          * Map a single physical page of zeros to a larger virtual range.
 635          * This requires less looping in places that want large amounts of
 636          * zeros, while not using much more physical resources.
 637          */
 638         addr = kva_alloc(ZERO_REGION_SIZE);
 639         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
 640             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
 641         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
 642                 pmap_zero_page(m);
 643         for (i = 0; i < ZERO_REGION_SIZE; i += PAGE_SIZE)
 644                 pmap_qenter(addr + i, &m, 1);
 645         pmap_protect(kernel_pmap, addr, addr + ZERO_REGION_SIZE, VM_PROT_READ);
 646
 647         zero_region = (const void *)addr;
 648 }
 649
 650 /*
 651  *      kmem_init:
 652  *
 653  *      Create the kernel map; insert a mapping covering kernel text,
 654  *      data, bss, and all space allocated thus far (`boostrap' data).  The
 655  *      new map will thus map the range between VM_MIN_KERNEL_ADDRESS and
 656  *      `start' as allocated, and the range between `start' and `end' as free.
 657  */
 658 void
 659 kmem_init(vm_offset_t start, vm_offset_t end)
 660 {
 661         vm_map_t m;
 662
 663         m = vm_map_create(kernel_pmap, VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, end);
 664         m->system_map = 1;
 665         vm_map_lock(m);
 666         /* N.B.: cannot use kgdb to debug, starting with this assignment ... */
 667         kernel_map = m;
 668         (void) vm_map_insert(m, NULL, (vm_ooffset_t) 0,
 669 #ifdef __amd64__
 670             KERNBASE,
 671 #else
 672             VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 673 #endif
 674             start, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 675         /* ... and ending with the completion of the above `insert' */
 676         vm_map_unlock(m);
 677 }
 678
 679 /*
 680  *      kmem_bootstrap_free:
 681  *
 682  *      Free pages backing preloaded data (e.g., kernel modules) to the
 683  *      system.  Currently only supported on platforms that create a
 684  *      vm_phys segment for preloaded data.
 685  */
 686 void
 687 kmem_bootstrap_free(vm_offset_t start, vm_size_t size)
 688 {
 689 #if defined(__i386__) || defined(__amd64__)
 690         struct vm_domain *vmd;
 691         vm_offset_t end, va;
 692         vm_paddr_t pa;
 693         vm_page_t m;
 694
 695         end = trunc_page(start + size);
 696         start = round_page(start);
 697
 698         for (va = start; va < end; va += PAGE_SIZE) {
 699                 pa = pmap_kextract(va);
 700                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 701
 702                 vmd = vm_pagequeue_domain(m);
 703                 vm_domain_free_lock(vmd);
 704                 vm_phys_free_pages(m, 0);
 705                 vmd->vmd_page_count++;
 706                 vm_domain_free_unlock(vmd);
 707
 708                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
 709                 vm_cnt.v_page_count++;
 710         }
 711         pmap_remove(kernel_pmap, start, end);
 712         (void)vmem_add(kernel_arena, start, end - start, M_WAITOK);
 713 #endif
 714 }
 715
 716 #ifdef DIAGNOSTIC
 717 /*
 718  * Allow userspace to directly trigger the VM drain routine for testing
 719  * purposes.
 720  */
 721 static int
 722 debug_vm_lowmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 723 {
 724         int error, i;
 725
 726         i = 0;
 727         error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 728         if (error)
 729                 return (error);
 730         if ((i & ~(VM_LOW_KMEM | VM_LOW_PAGES)) != 0)
 731                 return (EINVAL);
 732         if (i != 0)
 733                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, i);
 734         return (0);
 735 }
 736
 737 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, vm_lowmem, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, 0, 0,
 738     debug_vm_lowmem, "I", "set to trigger vm_lowmem event with given flags");
 739 #endif