sys/vm/vm_kern.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  * 4. 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_kern.c     8.3 (Berkeley) 1/12/94
  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  *      Kernel memory management.
  63  */
  64
  65 #include <sys/cdefs.h>
  66 __FBSDID("$FreeBSD$");
  67
  68 #include <sys/param.h>
  69 #include <sys/systm.h>
  70 #include <sys/kernel.h>         /* for ticks and hz */
  71 #include <sys/eventhandler.h>
  72 #include <sys/lock.h>
  73 #include <sys/mutex.h>
  74 #include <sys/proc.h>
  75 #include <sys/malloc.h>
  76 #include <sys/sysctl.h>
  77
  78 #include <vm/vm.h>
  79 #include <vm/vm_param.h>
  80 #include <vm/pmap.h>
  81 #include <vm/vm_map.h>
  82 #include <vm/vm_object.h>
  83 #include <vm/vm_page.h>
  84 #include <vm/vm_pageout.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86 #include <vm/uma.h>
  87
  88 vm_map_t kernel_map=0;
  89 vm_map_t kmem_map=0;
  90 vm_map_t exec_map=0;
  91 vm_map_t pipe_map;
  92 vm_map_t buffer_map=0;
  93
  94 const void *zero_region;
  95 CTASSERT((ZERO_REGION_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
  96
  97 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, min_kernel_address, CTLFLAG_RD,
  98     NULL, VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, "Min kernel address");
  99
 100 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, max_kernel_address, CTLFLAG_RD,
 101 #if defined(__arm__) || defined(__sparc64__)
 102     &vm_max_kernel_address, 0,
 103 #else
 104     NULL, VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
 105 #endif
 106     "Max kernel address");
 107
 108 /*
 109  *      kmem_alloc_nofault:
 110  *
 111  *      Allocate a virtual address range with no underlying object and
 112  *      no initial mapping to physical memory.  Any mapping from this
 113  *      range to physical memory must be explicitly created prior to
 114  *      its use, typically with pmap_qenter().  Any attempt to create
 115  *      a mapping on demand through vm_fault() will result in a panic.
 116  */
 117 vm_offset_t
 118 kmem_alloc_nofault(map, size)
 119         vm_map_t map;
 120         vm_size_t size;
 121 {
 122         vm_offset_t addr;
 123         int result;
 124
 125         size = round_page(size);
 126         addr = vm_map_min(map);
 127         result = vm_map_find(map, NULL, 0, &addr, size, VMFS_ANY_SPACE,
 128             VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 129         if (result != KERN_SUCCESS) {
 130                 return (0);
 131         }
 132         return (addr);
 133 }
 134
 135 /*
 136  *      kmem_alloc_nofault_space:
 137  *
 138  *      Allocate a virtual address range with no underlying object and
 139  *      no initial mapping to physical memory within the specified
 140  *      address space.  Any mapping from this range to physical memory
 141  *      must be explicitly created prior to its use, typically with
 142  *      pmap_qenter().  Any attempt to create a mapping on demand
 143  *      through vm_fault() will result in a panic.
 144  */
 145 vm_offset_t
 146 kmem_alloc_nofault_space(map, size, find_space)
 147         vm_map_t map;
 148         vm_size_t size;
 149         int find_space;
 150 {
 151         vm_offset_t addr;
 152         int result;
 153
 154         size = round_page(size);
 155         addr = vm_map_min(map);
 156         result = vm_map_find(map, NULL, 0, &addr, size, find_space,
 157             VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 158         if (result != KERN_SUCCESS) {
 159                 return (0);
 160         }
 161         return (addr);
 162 }
 163
 164 /*
 165  *      Allocate wired-down memory in the kernel's address map
 166  *      or a submap.
 167  */
 168 vm_offset_t
 169 kmem_alloc(map, size)
 170         vm_map_t map;
 171         vm_size_t size;
 172 {
 173         vm_offset_t addr;
 174         vm_offset_t offset;
 175
 176         size = round_page(size);
 177
 178         /*
 179          * Use the kernel object for wired-down kernel pages. Assume that no
 180          * region of the kernel object is referenced more than once.
 181          */
 182
 183         /*
 184          * Locate sufficient space in the map.  This will give us the final
 185          * virtual address for the new memory, and thus will tell us the
 186          * offset within the kernel map.
 187          */
 188         vm_map_lock(map);
 189         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 190                 vm_map_unlock(map);
 191                 return (0);
 192         }
 193         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 194         vm_object_reference(kernel_object);
 195         vm_map_insert(map, kernel_object, offset, addr, addr + size,
 196                 VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 197         vm_map_unlock(map);
 198
 199         /*
 200          * And finally, mark the data as non-pageable.
 201          */
 202         (void) vm_map_wire(map, addr, addr + size,
 203             VM_MAP_WIRE_SYSTEM|VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 204
 205         return (addr);
 206 }
 207
 208 /*
 209  *      Allocates a region from the kernel address map and physical pages
 210  *      within the specified address range to the kernel object.  Creates a
 211  *      wired mapping from this region to these pages, and returns the
 212  *      region's starting virtual address.  The allocated pages are not
 213  *      necessarily physically contiguous.  If M_ZERO is specified through the
 214  *      given flags, then the pages are zeroed before they are mapped.
 215  */
 216 vm_offset_t
 217 kmem_alloc_attr(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 218     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 219 {
 220         vm_object_t object = kernel_object;
 221         vm_offset_t addr;
 222         vm_ooffset_t end_offset, offset;
 223         vm_page_t m;
 224         int pflags, tries;
 225
 226         size = round_page(size);
 227         vm_map_lock(map);
 228         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 229                 vm_map_unlock(map);
 230                 return (0);
 231         }
 232         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 233         vm_object_reference(object);
 234         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 235             VM_PROT_ALL, 0);
 236         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY;
 237         VM_OBJECT_LOCK(object);
 238         end_offset = offset + size;
 239         for (; offset < end_offset; offset += PAGE_SIZE) {
 240                 tries = 0;
 241 retry:
 242                 m = vm_page_alloc_contig(object, OFF_TO_IDX(offset), pflags, 1,
 243                     low, high, PAGE_SIZE, 0, memattr);
 244                 if (m == NULL) {
 245                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 246                         if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 247                                 vm_map_unlock(map);
 248                                 vm_pageout_grow_cache(tries, low, high);
 249                                 vm_map_lock(map);
 250                                 VM_OBJECT_LOCK(object);
 251                                 tries++;
 252                                 goto retry;
 253                         }
 254
 255                         /*
 256                          * Since the pages that were allocated by any previous
 257                          * iterations of this loop are not busy, they can be
 258                          * freed by vm_object_page_remove(), which is called
 259                          * by vm_map_delete().
 260                          */
 261                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 262                         vm_map_unlock(map);
 263                         return (0);
 264                 }
 265                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 266                         pmap_zero_page(m);
 267                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 268         }
 269         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 270         vm_map_unlock(map);
 271         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 272             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 273         return (addr);
 274 }
 275
 276 /*
 277  *      Allocates a region from the kernel address map and physically
 278  *      contiguous pages within the specified address range to the kernel
 279  *      object.  Creates a wired mapping from this region to these pages, and
 280  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is specified
 281  *      through the given flags, then the pages are zeroed before they are
 282  *      mapped.
 283  */
 284 vm_offset_t
 285 kmem_alloc_contig(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 286     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary,
 287     vm_memattr_t memattr)
 288 {
 289         vm_object_t object = kernel_object;
 290         vm_offset_t addr;
 291         vm_ooffset_t offset;
 292         vm_page_t end_m, m;
 293         int pflags, tries;
 294
 295         size = round_page(size);
 296         vm_map_lock(map);
 297         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 298                 vm_map_unlock(map);
 299                 return (0);
 300         }
 301         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 302         vm_object_reference(object);
 303         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 304             VM_PROT_ALL, 0);
 305         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_NOBUSY;
 306         VM_OBJECT_LOCK(object);
 307         tries = 0;
 308 retry:
 309         m = vm_page_alloc_contig(object, OFF_TO_IDX(offset), pflags,
 310             atop(size), low, high, alignment, boundary, memattr);
 311         if (m == NULL) {
 312                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 313                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 314                         vm_map_unlock(map);
 315                         vm_pageout_grow_cache(tries, low, high);
 316                         vm_map_lock(map);
 317                         VM_OBJECT_LOCK(object);
 318                         tries++;
 319                         goto retry;
 320                 }
 321                 vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 322                 vm_map_unlock(map);
 323                 return (0);
 324         }
 325         end_m = m + atop(size);
 326         for (; m < end_m; m++) {
 327                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 328                         pmap_zero_page(m);
 329                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 330         }
 331         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 332         vm_map_unlock(map);
 333         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 334             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 335         return (addr);
 336 }
 337
 338 /*
 339  *      kmem_free:
 340  *
 341  *      Release a region of kernel virtual memory allocated
 342  *      with kmem_alloc, and return the physical pages
 343  *      associated with that region.
 344  *
 345  *      This routine may not block on kernel maps.
 346  */
 347 void
 348 kmem_free(map, addr, size)
 349         vm_map_t map;
 350         vm_offset_t addr;
 351         vm_size_t size;
 352 {
 353
 354         (void) vm_map_remove(map, trunc_page(addr), round_page(addr + size));
 355 }
 356
 357 /*
 358  *      kmem_suballoc:
 359  *
 360  *      Allocates a map to manage a subrange
 361  *      of the kernel virtual address space.
 362  *
 363  *      Arguments are as follows:
 364  *
 365  *      parent          Map to take range from
 366  *      min, max        Returned endpoints of map
 367  *      size            Size of range to find
 368  *      superpage_align Request that min is superpage aligned
 369  */
 370 vm_map_t
 371 kmem_suballoc(vm_map_t parent, vm_offset_t *min, vm_offset_t *max,
 372     vm_size_t size, boolean_t superpage_align)
 373 {
 374         int ret;
 375         vm_map_t result;
 376
 377         size = round_page(size);
 378
 379         *min = vm_map_min(parent);
 380         ret = vm_map_find(parent, NULL, 0, min, size, superpage_align ?
 381             VMFS_ALIGNED_SPACE : VMFS_ANY_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
 382             MAP_ACC_NO_CHARGE);
 383         if (ret != KERN_SUCCESS)
 384                 panic("kmem_suballoc: bad status return of %d", ret);
 385         *max = *min + size;
 386         result = vm_map_create(vm_map_pmap(parent), *min, *max);
 387         if (result == NULL)
 388                 panic("kmem_suballoc: cannot create submap");
 389         if (vm_map_submap(parent, *min, *max, result) != KERN_SUCCESS)
 390                 panic("kmem_suballoc: unable to change range to submap");
 391         return (result);
 392 }
 393
 394 /*
 395  *      kmem_malloc:
 396  *
 397  *      Allocate wired-down memory in the kernel's address map for the higher
 398  *      level kernel memory allocator (kern/kern_malloc.c).  We cannot use
 399  *      kmem_alloc() because we may need to allocate memory at interrupt
 400  *      level where we cannot block (canwait == FALSE).
 401  *
 402  *      This routine has its own private kernel submap (kmem_map) and object
 403  *      (kmem_object).  This, combined with the fact that only malloc uses
 404  *      this routine, ensures that we will never block in map or object waits.
 405  *
 406  *      We don't worry about expanding the map (adding entries) since entries
 407  *      for wired maps are statically allocated.
 408  *
 409  *      `map' is ONLY allowed to be kmem_map or one of the mbuf submaps to
 410  *      which we never free.
 411  */
 412 vm_offset_t
 413 kmem_malloc(map, size, flags)
 414         vm_map_t map;
 415         vm_size_t size;
 416         int flags;
 417 {
 418         vm_offset_t addr;
 419         int i, rv;
 420
 421         size = round_page(size);
 422         addr = vm_map_min(map);
 423
 424         /*
 425          * Locate sufficient space in the map.  This will give us the final
 426          * virtual address for the new memory, and thus will tell us the
 427          * offset within the kernel map.
 428          */
 429         vm_map_lock(map);
 430         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 431                 vm_map_unlock(map);
 432                 if ((flags & M_NOWAIT) == 0) {
 433                         for (i = 0; i < 8; i++) {
 434                                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, 0);
 435                                 uma_reclaim();
 436                                 vm_map_lock(map);
 437                                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map),
 438                                     size, &addr) == 0) {
 439                                         break;
 440                                 }
 441                                 vm_map_unlock(map);
 442                                 tsleep(&i, 0, "nokva", (hz / 4) * (i + 1));
 443                         }
 444                         if (i == 8) {
 445                                 panic("kmem_malloc(%ld): kmem_map too small: %ld total allocated",
 446                                     (long)size, (long)map->size);
 447                         }
 448                 } else {
 449                         return (0);
 450                 }
 451         }
 452
 453         rv = kmem_back(map, addr, size, flags);
 454         vm_map_unlock(map);
 455         return (rv == KERN_SUCCESS ? addr : 0);
 456 }
 457
 458 /*
 459  *      kmem_back:
 460  *
 461  *      Allocate physical pages for the specified virtual address range.
 462  */
 463 int
 464 kmem_back(vm_map_t map, vm_offset_t addr, vm_size_t size, int flags)
 465 {
 466         vm_offset_t offset, i;
 467         vm_map_entry_t entry;
 468         vm_page_t m;
 469         int pflags;
 470         boolean_t found;
 471
 472         KASSERT(vm_map_locked(map), ("kmem_back: map %p is not locked", map));
 473         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 474         vm_object_reference(kmem_object);
 475         vm_map_insert(map, kmem_object, offset, addr, addr + size,
 476             VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 477
 478         /*
 479          * Assert: vm_map_insert() will never be able to extend the
 480          * previous entry so vm_map_lookup_entry() will find a new
 481          * entry exactly corresponding to this address range and it
 482          * will have wired_count == 0.
 483          */
 484         found = vm_map_lookup_entry(map, addr, &entry);
 485         KASSERT(found && entry->start == addr && entry->end == addr + size &&
 486             entry->wired_count == 0 && (entry->eflags & MAP_ENTRY_IN_TRANSITION)
 487             == 0, ("kmem_back: entry not found or misaligned"));
 488
 489         pflags = malloc2vm_flags(flags) | VM_ALLOC_WIRED;
 490
 491         VM_OBJECT_LOCK(kmem_object);
 492         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 493 retry:
 494                 m = vm_page_alloc(kmem_object, OFF_TO_IDX(offset + i), pflags);
 495
 496                 /*
 497                  * Ran out of space, free everything up and return. Don't need
 498                  * to lock page queues here as we know that the pages we got
 499                  * aren't on any queues.
 500                  */
 501                 if (m == NULL) {
 502                         if ((flags & M_NOWAIT) == 0) {
 503                                 VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 504                                 entry->eflags |= MAP_ENTRY_IN_TRANSITION;
 505                                 vm_map_unlock(map);
 506                                 VM_WAIT;
 507                                 vm_map_lock(map);
 508                                 KASSERT(
 509 (entry->eflags & (MAP_ENTRY_IN_TRANSITION | MAP_ENTRY_NEEDS_WAKEUP)) ==
 510                                     MAP_ENTRY_IN_TRANSITION,
 511                                     ("kmem_back: volatile entry"));
 512                                 entry->eflags &= ~MAP_ENTRY_IN_TRANSITION;
 513                                 VM_OBJECT_LOCK(kmem_object);
 514                                 goto retry;
 515                         }
 516                         /*
 517                          * Free the pages before removing the map entry.
 518                          * They are already marked busy.  Calling
 519                          * vm_map_delete before the pages has been freed or
 520                          * unbusied will cause a deadlock.
 521                          */
 522                         while (i != 0) {
 523                                 i -= PAGE_SIZE;
 524                                 m = vm_page_lookup(kmem_object,
 525                                                    OFF_TO_IDX(offset + i));
 526                                 vm_page_unwire(m, 0);
 527                                 vm_page_free(m);
 528                         }
 529                         VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 530                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 531                         return (KERN_NO_SPACE);
 532                 }
 533                 if (flags & M_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 534                         pmap_zero_page(m);
 535                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 536                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
 537                     ("kmem_malloc: page %p is managed", m));
 538         }
 539         VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 540
 541         /*
 542          * Mark map entry as non-pageable.  Repeat the assert.
 543          */
 544         KASSERT(entry->start == addr && entry->end == addr + size &&
 545             entry->wired_count == 0,
 546             ("kmem_back: entry not found or misaligned after allocation"));
 547         entry->wired_count = 1;
 548
 549         /*
 550          * At this point, the kmem_object must be unlocked because
 551          * vm_map_simplify_entry() calls vm_object_deallocate(), which
 552          * locks the kmem_object.
 553          */
 554         vm_map_simplify_entry(map, entry);
 555
 556         /*
 557          * Loop thru pages, entering them in the pmap.
 558          */
 559         VM_OBJECT_LOCK(kmem_object);
 560         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 561                 m = vm_page_lookup(kmem_object, OFF_TO_IDX(offset + i));
 562                 /*
 563                  * Because this is kernel_pmap, this call will not block.
 564                  */
 565                 pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, VM_PROT_ALL, m, VM_PROT_ALL,
 566                     TRUE);
 567                 vm_page_wakeup(m);
 568         }
 569         VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 570
 571         return (KERN_SUCCESS);
 572 }
 573
 574 /*
 575  *      kmem_alloc_wait:
 576  *
 577  *      Allocates pageable memory from a sub-map of the kernel.  If the submap
 578  *      has no room, the caller sleeps waiting for more memory in the submap.
 579  *
 580  *      This routine may block.
 581  */
 582 vm_offset_t
 583 kmem_alloc_wait(map, size)
 584         vm_map_t map;
 585         vm_size_t size;
 586 {
 587         vm_offset_t addr;
 588
 589         size = round_page(size);
 590         if (!swap_reserve(size))
 591                 return (0);
 592
 593         for (;;) {
 594                 /*
 595                  * To make this work for more than one map, use the map's lock
 596                  * to lock out sleepers/wakers.
 597                  */
 598                 vm_map_lock(map);
 599                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr) == 0)
 600                         break;
 601                 /* no space now; see if we can ever get space */
 602                 if (vm_map_max(map) - vm_map_min(map) < size) {
 603                         vm_map_unlock(map);
 604                         swap_release(size);
 605                         return (0);
 606                 }
 607                 map->needs_wakeup = TRUE;
 608                 vm_map_unlock_and_wait(map, 0);
 609         }
 610         vm_map_insert(map, NULL, 0, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 611             VM_PROT_ALL, MAP_ACC_CHARGED);
 612         vm_map_unlock(map);
 613         return (addr);
 614 }
 615
 616 /*
 617  *      kmem_free_wakeup:
 618  *
 619  *      Returns memory to a submap of the kernel, and wakes up any processes
 620  *      waiting for memory in that map.
 621  */
 622 void
 623 kmem_free_wakeup(map, addr, size)
 624         vm_map_t map;
 625         vm_offset_t addr;
 626         vm_size_t size;
 627 {
 628
 629         vm_map_lock(map);
 630         (void) vm_map_delete(map, trunc_page(addr), round_page(addr + size));
 631         if (map->needs_wakeup) {
 632                 map->needs_wakeup = FALSE;
 633                 vm_map_wakeup(map);
 634         }
 635         vm_map_unlock(map);
 636 }
 637
 638 static void
 639 kmem_init_zero_region(void)
 640 {
 641         vm_offset_t addr, i;
 642         vm_page_t m;
 643         int error;
 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 = kmem_alloc_nofault(kernel_map, 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         error = vm_map_protect(kernel_map, addr, addr + ZERO_REGION_SIZE,
 658             VM_PROT_READ, TRUE);
 659         KASSERT(error == 0, ("error=%d", error));
 660
 661         zero_region = (const void *)addr;
 662 }
 663
 664 /*
 665  *      kmem_init:
 666  *
 667  *      Create the kernel map; insert a mapping covering kernel text,
 668  *      data, bss, and all space allocated thus far (`boostrap' data).  The
 669  *      new map will thus map the range between VM_MIN_KERNEL_ADDRESS and
 670  *      `start' as allocated, and the range between `start' and `end' as free.
 671  */
 672 void
 673 kmem_init(start, end)
 674         vm_offset_t start, end;
 675 {
 676         vm_map_t m;
 677
 678         m = vm_map_create(kernel_pmap, VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, end);
 679         m->system_map = 1;
 680         vm_map_lock(m);
 681         /* N.B.: cannot use kgdb to debug, starting with this assignment ... */
 682         kernel_map = m;
 683         (void) vm_map_insert(m, NULL, (vm_ooffset_t) 0,
 684 #ifdef __amd64__
 685             KERNBASE,
 686 #else
 687             VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 688 #endif
 689             start, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 690         /* ... and ending with the completion of the above `insert' */
 691         vm_map_unlock(m);
 692
 693         kmem_init_zero_region();
 694 }
 695
 696 #ifdef DIAGNOSTIC
 697 /*
 698  * Allow userspace to directly trigger the VM drain routine for testing
 699  * purposes.
 700  */
 701 static int
 702 debug_vm_lowmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 703 {
 704         int error, i;
 705
 706         i = 0;
 707         error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 708         if (error)
 709                 return (error);
 710         if (i)
 711                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, 0);
 712         return (0);
 713 }
 714
 715 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, vm_lowmem, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, 0, 0,
 716     debug_vm_lowmem, "I", "set to trigger vm_lowmem event");
 717 #endif