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(vmem_t *vmem, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 224     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 225 {
 226         struct vm_domainset_iter di;
 227         vm_offset_t addr;
 228         int domain;
 229
 230         KASSERT(vmem == kernel_arena,
 231             ("kmem_alloc_attr: Only kernel_arena is supported."));
 232
 233         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 234         do {
 235                 addr = kmem_alloc_attr_domain(domain, size, flags, low, high,
 236                     memattr);
 237                 if (addr != 0)
 238                         break;
 239         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 240
 241         return (addr);
 242 }
 243
 244 /*
 245  *      Allocates a region from the kernel address map and physically
 246  *      contiguous pages within the specified address range to the kernel
 247  *      object.  Creates a wired mapping from this region to these pages, and
 248  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is specified
 249  *      through the given flags, then the pages are zeroed before they are
 250  *      mapped.
 251  */
 252 vm_offset_t
 253 kmem_alloc_contig_domain(int domain, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 254     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary,
 255     vm_memattr_t memattr)
 256 {
 257         vmem_t *vmem;
 258         vm_object_t object = kernel_object;
 259         vm_offset_t addr, offset, tmp;
 260         vm_page_t end_m, m;
 261         u_long npages;
 262         int pflags, tries;
 263
 264         size = round_page(size);
 265         vmem = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 266         if (vmem_alloc(vmem, size, flags | M_BESTFIT, &addr))
 267                 return (0);
 268         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 269         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED;
 270         pflags &= ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
 271         pflags |= VM_ALLOC_NOWAIT;
 272         npages = atop(size);
 273         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 274         tries = 0;
 275 retry:
 276         m = vm_page_alloc_contig_domain(object, atop(offset), domain, pflags,
 277             npages, low, high, alignment, boundary, memattr);
 278         if (m == NULL) {
 279                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 280                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 281                         if (!vm_page_reclaim_contig_domain(domain, pflags,
 282                             npages, low, high, alignment, boundary) &&
 283                             (flags & M_WAITOK) != 0)
 284                                 vm_wait_domain(domain);
 285                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 286                         tries++;
 287                         goto retry;
 288                 }
 289                 vmem_free(vmem, addr, size);
 290                 return (0);
 291         }
 292         KASSERT(vm_phys_domain(m) == domain,
 293             ("kmem_alloc_contig_domain: Domain mismatch %d != %d",
 294             vm_phys_domain(m), domain));
 295         end_m = m + npages;
 296         tmp = addr;
 297         for (; m < end_m; m++) {
 298                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 299                         pmap_zero_page(m);
 300                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 301                 pmap_enter(kernel_pmap, tmp, m, VM_PROT_RW,
 302                     VM_PROT_RW | PMAP_ENTER_WIRED, 0);
 303                 tmp += PAGE_SIZE;
 304         }
 305         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 306         return (addr);
 307 }
 308
 309 vm_offset_t
 310 kmem_alloc_contig(struct vmem *vmem, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 311     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary,
 312     vm_memattr_t memattr)
 313 {
 314         struct vm_domainset_iter di;
 315         vm_offset_t addr;
 316         int domain;
 317
 318         KASSERT(vmem == kernel_arena,
 319             ("kmem_alloc_contig: Only kernel_arena is supported."));
 320
 321         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 322         do {
 323                 addr = kmem_alloc_contig_domain(domain, size, flags, low, high,
 324                     alignment, boundary, memattr);
 325                 if (addr != 0)
 326                         break;
 327         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 328
 329         return (addr);
 330 }
 331
 332 /*
 333  *      kmem_suballoc:
 334  *
 335  *      Allocates a map to manage a subrange
 336  *      of the kernel virtual address space.
 337  *
 338  *      Arguments are as follows:
 339  *
 340  *      parent          Map to take range from
 341  *      min, max        Returned endpoints of map
 342  *      size            Size of range to find
 343  *      superpage_align Request that min is superpage aligned
 344  */
 345 vm_map_t
 346 kmem_suballoc(vm_map_t parent, vm_offset_t *min, vm_offset_t *max,
 347     vm_size_t size, boolean_t superpage_align)
 348 {
 349         int ret;
 350         vm_map_t result;
 351
 352         size = round_page(size);
 353
 354         *min = vm_map_min(parent);
 355         ret = vm_map_find(parent, NULL, 0, min, size, 0, superpage_align ?
 356             VMFS_SUPER_SPACE : VMFS_ANY_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
 357             MAP_ACC_NO_CHARGE);
 358         if (ret != KERN_SUCCESS)
 359                 panic("kmem_suballoc: bad status return of %d", ret);
 360         *max = *min + size;
 361         result = vm_map_create(vm_map_pmap(parent), *min, *max);
 362         if (result == NULL)
 363                 panic("kmem_suballoc: cannot create submap");
 364         if (vm_map_submap(parent, *min, *max, result) != KERN_SUCCESS)
 365                 panic("kmem_suballoc: unable to change range to submap");
 366         return (result);
 367 }
 368
 369 /*
 370  *      kmem_malloc:
 371  *
 372  *      Allocate wired-down pages in the kernel's address space.
 373  */
 374 vm_offset_t
 375 kmem_malloc_domain(struct vmem *vmem, int domain, vm_size_t size, int flags)
 376 {
 377         vmem_t *arena;
 378         vm_offset_t addr;
 379         int rv;
 380
 381 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 382         KASSERT(vmem == kernel_arena || vmem == kernel_rwx_arena,
 383             ("kmem_malloc_domain: Only kernel_arena or kernel_rwx_arena "
 384             "are supported."));
 385         if (__predict_true(vmem == kernel_arena))
 386                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 387         else
 388                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_rwx_arena;
 389 #else
 390         KASSERT(vmem == kernel_arena,
 391             ("kmem_malloc_domain: Only kernel_arena is supported."));
 392         arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 393 #endif
 394         size = round_page(size);
 395         if (vmem_alloc(arena, size, flags | M_BESTFIT, &addr))
 396                 return (0);
 397
 398         rv = kmem_back_domain(domain, kernel_object, addr, size, flags);
 399         if (rv != KERN_SUCCESS) {
 400                 vmem_free(arena, addr, size);
 401                 return (0);
 402         }
 403         return (addr);
 404 }
 405
 406 vm_offset_t
 407 kmem_malloc(struct vmem *vmem, vm_size_t size, int flags)
 408 {
 409         struct vm_domainset_iter di;
 410         vm_offset_t addr;
 411         int domain;
 412
 413         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 414         do {
 415                 addr = kmem_malloc_domain(vmem, domain, size, flags);
 416                 if (addr != 0)
 417                         break;
 418         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 419
 420         return (addr);
 421 }
 422
 423 /*
 424  *      kmem_back:
 425  *
 426  *      Allocate physical pages for the specified virtual address range.
 427  */
 428 int
 429 kmem_back_domain(int domain, vm_object_t object, vm_offset_t addr,
 430     vm_size_t size, int flags)
 431 {
 432         vm_offset_t offset, i;
 433         vm_page_t m, mpred;
 434         vm_prot_t prot;
 435         int pflags;
 436
 437         KASSERT(object == kernel_object,
 438             ("kmem_back_domain: only supports kernel object."));
 439
 440         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 441         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED;
 442         pflags &= ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
 443         if (flags & M_WAITOK)
 444                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
 445         prot = (flags & M_EXEC) != 0 ? VM_PROT_ALL : VM_PROT_RW;
 446
 447         i = 0;
 448         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 449 retry:
 450         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, atop(offset + i));
 451         for (; i < size; i += PAGE_SIZE, mpred = m) {
 452                 m = vm_page_alloc_domain_after(object, atop(offset + i),
 453                     domain, pflags, mpred);
 454
 455                 /*
 456                  * Ran out of space, free everything up and return. Don't need
 457                  * to lock page queues here as we know that the pages we got
 458                  * aren't on any queues.
 459                  */
 460                 if (m == NULL) {
 461                         if ((flags & M_NOWAIT) == 0)
 462                                 goto retry;
 463                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 464                         kmem_unback(object, addr, i);
 465                         return (KERN_NO_SPACE);
 466                 }
 467                 KASSERT(vm_phys_domain(m) == domain,
 468                     ("kmem_back_domain: Domain mismatch %d != %d",
 469                     vm_phys_domain(m), domain));
 470                 if (flags & M_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 471                         pmap_zero_page(m);
 472                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
 473                     ("kmem_malloc: page %p is managed", m));
 474                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 475                 pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, m, prot,
 476                     prot | PMAP_ENTER_WIRED, 0);
 477         }
 478         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 479
 480         return (KERN_SUCCESS);
 481 }
 482
 483 int
 484 kmem_back(vm_object_t object, vm_offset_t addr, vm_size_t size, int flags)
 485 {
 486         struct vm_domainset_iter di;
 487         int domain;
 488         int ret;
 489
 490         KASSERT(object == kernel_object,
 491             ("kmem_back: only supports kernel object."));
 492
 493         vm_domainset_iter_malloc_init(&di, kernel_object, &domain, &flags);
 494         do {
 495                 ret = kmem_back_domain(domain, object, addr, size, flags);
 496                 if (ret == KERN_SUCCESS)
 497                         break;
 498         } while (vm_domainset_iter_malloc(&di, &domain, &flags) == 0);
 499
 500         return (ret);
 501 }
 502
 503 /*
 504  *      kmem_unback:
 505  *
 506  *      Unmap and free the physical pages underlying the specified virtual
 507  *      address range.
 508  *
 509  *      A physical page must exist within the specified object at each index
 510  *      that is being unmapped.
 511  */
 512 static int
 513 _kmem_unback(vm_object_t object, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 514 {
 515         vm_page_t m, next;
 516         vm_offset_t end, offset;
 517         int domain;
 518
 519         KASSERT(object == kernel_object,
 520             ("kmem_unback: only supports kernel object."));
 521
 522         if (size == 0)
 523                 return (0);
 524         pmap_remove(kernel_pmap, addr, addr + size);
 525         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 526         end = offset + size;
 527         VM_OBJECT_WLOCK(object);
 528         m = vm_page_lookup(object, atop(offset));
 529         domain = vm_phys_domain(m);
 530         for (; offset < end; offset += PAGE_SIZE, m = next) {
 531                 next = vm_page_next(m);
 532                 vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
 533                 vm_page_free(m);
 534         }
 535         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
 536
 537         return (domain);
 538 }
 539
 540 void
 541 kmem_unback(vm_object_t object, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 542 {
 543
 544         _kmem_unback(object, addr, size);
 545 }
 546
 547 /*
 548  *      kmem_free:
 549  *
 550  *      Free memory allocated with kmem_malloc.  The size must match the
 551  *      original allocation.
 552  */
 553 void
 554 kmem_free(struct vmem *vmem, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 555 {
 556         struct vmem *arena;
 557         int domain;
 558
 559 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 560         KASSERT(vmem == kernel_arena || vmem == kernel_rwx_arena,
 561             ("kmem_free: Only kernel_arena or kernel_rwx_arena are supported."));
 562 #else
 563         KASSERT(vmem == kernel_arena,
 564             ("kmem_free: Only kernel_arena is supported."));
 565 #endif
 566
 567         size = round_page(size);
 568         domain = _kmem_unback(kernel_object, addr, size);
 569 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 570         if (__predict_true(vmem == kernel_arena))
 571                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 572         else
 573                 arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_rwx_arena;
 574 #else
 575         arena = vm_dom[domain].vmd_kernel_arena;
 576 #endif
 577         vmem_free(arena, addr, size);
 578 }
 579
 580 /*
 581  *      kmap_alloc_wait:
 582  *
 583  *      Allocates pageable memory from a sub-map of the kernel.  If the submap
 584  *      has no room, the caller sleeps waiting for more memory in the submap.
 585  *
 586  *      This routine may block.
 587  */
 588 vm_offset_t
 589 kmap_alloc_wait(vm_map_t map, vm_size_t size)
 590 {
 591         vm_offset_t addr;
 592
 593         size = round_page(size);
 594         if (!swap_reserve(size))
 595                 return (0);
 596
 597         for (;;) {
 598                 /*
 599                  * To make this work for more than one map, use the map's lock
 600                  * to lock out sleepers/wakers.
 601                  */
 602                 vm_map_lock(map);
 603                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr) == 0)
 604                         break;
 605                 /* no space now; see if we can ever get space */
 606                 if (vm_map_max(map) - vm_map_min(map) < size) {
 607                         vm_map_unlock(map);
 608                         swap_release(size);
 609                         return (0);
 610                 }
 611                 map->needs_wakeup = TRUE;
 612                 vm_map_unlock_and_wait(map, 0);
 613         }
 614         vm_map_insert(map, NULL, 0, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 615             VM_PROT_ALL, MAP_ACC_CHARGED);
 616         vm_map_unlock(map);
 617         return (addr);
 618 }
 619
 620 /*
 621  *      kmap_free_wakeup:
 622  *
 623  *      Returns memory to a submap of the kernel, and wakes up any processes
 624  *      waiting for memory in that map.
 625  */
 626 void
 627 kmap_free_wakeup(vm_map_t map, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
 628 {
 629
 630         vm_map_lock(map);
 631         (void) vm_map_delete(map, trunc_page(addr), round_page(addr + size));
 632         if (map->needs_wakeup) {
 633                 map->needs_wakeup = FALSE;
 634                 vm_map_wakeup(map);
 635         }
 636         vm_map_unlock(map);
 637 }
 638
 639 void
 640 kmem_init_zero_region(void)
 641 {
 642         vm_offset_t addr, i;
 643         vm_page_t m;
 644
 645         /*
 646          * Map a single physical page of zeros to a larger virtual range.
 647          * This requires less looping in places that want large amounts of
 648          * zeros, while not using much more physical resources.
 649          */
 650         addr = kva_alloc(ZERO_REGION_SIZE);
 651         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
 652             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
 653         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
 654                 pmap_zero_page(m);
 655         for (i = 0; i < ZERO_REGION_SIZE; i += PAGE_SIZE)
 656                 pmap_qenter(addr + i, &m, 1);
 657         pmap_protect(kernel_pmap, addr, addr + ZERO_REGION_SIZE, VM_PROT_READ);
 658
 659         zero_region = (const void *)addr;
 660 }
 661
 662 /*
 663  *      kmem_init:
 664  *
 665  *      Create the kernel map; insert a mapping covering kernel text,
 666  *      data, bss, and all space allocated thus far (`boostrap' data).  The
 667  *      new map will thus map the range between VM_MIN_KERNEL_ADDRESS and
 668  *      `start' as allocated, and the range between `start' and `end' as free.
 669  */
 670 void
 671 kmem_init(vm_offset_t start, vm_offset_t end)
 672 {
 673         vm_map_t m;
 674
 675         m = vm_map_create(kernel_pmap, VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, end);
 676         m->system_map = 1;
 677         vm_map_lock(m);
 678         /* N.B.: cannot use kgdb to debug, starting with this assignment ... */
 679         kernel_map = m;
 680         (void) vm_map_insert(m, NULL, (vm_ooffset_t) 0,
 681 #ifdef __amd64__
 682             KERNBASE,
 683 #else
 684             VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 685 #endif
 686             start, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 687         /* ... and ending with the completion of the above `insert' */
 688         vm_map_unlock(m);
 689 }
 690
 691 /*
 692  *      kmem_bootstrap_free:
 693  *
 694  *      Free pages backing preloaded data (e.g., kernel modules) to the
 695  *      system.  Currently only supported on platforms that create a
 696  *      vm_phys segment for preloaded data.
 697  */
 698 void
 699 kmem_bootstrap_free(vm_offset_t start, vm_size_t size)
 700 {
 701 #if defined(__i386__) || defined(__amd64__)
 702         struct vm_domain *vmd;
 703         vm_offset_t end, va;
 704         vm_paddr_t pa;
 705         vm_page_t m;
 706
 707         end = trunc_page(start + size);
 708         start = round_page(start);
 709
 710         for (va = start; va < end; va += PAGE_SIZE) {
 711                 pa = pmap_kextract(va);
 712                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 713
 714                 vmd = vm_pagequeue_domain(m);
 715                 vm_domain_free_lock(vmd);
 716                 vm_phys_free_pages(m, 0);
 717                 vm_domain_free_unlock(vmd);
 718         }
 719         pmap_remove(kernel_pmap, start, end);
 720         (void)vmem_add(kernel_arena, start, end - start, M_WAITOK);
 721 #endif
 722 }
 723
 724 #ifdef DIAGNOSTIC
 725 /*
 726  * Allow userspace to directly trigger the VM drain routine for testing
 727  * purposes.
 728  */
 729 static int
 730 debug_vm_lowmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 731 {
 732         int error, i;
 733
 734         i = 0;
 735         error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 736         if (error)
 737                 return (error);
 738         if ((i & ~(VM_LOW_KMEM | VM_LOW_PAGES)) != 0)
 739                 return (EINVAL);
 740         if (i != 0)
 741                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, i);
 742         return (0);
 743 }
 744
 745 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, vm_lowmem, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, 0, 0,
 746     debug_vm_lowmem, "I", "set to trigger vm_lowmem event with given flags");
 747 #endif