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 /*
  98  *      kmem_alloc_nofault:
  99  *
 100  *      Allocate a virtual address range with no underlying object and
 101  *      no initial mapping to physical memory.  Any mapping from this
 102  *      range to physical memory must be explicitly created prior to
 103  *      its use, typically with pmap_qenter().  Any attempt to create
 104  *      a mapping on demand through vm_fault() will result in a panic.
 105  */
 106 vm_offset_t
 107 kmem_alloc_nofault(map, size)
 108         vm_map_t map;
 109         vm_size_t size;
 110 {
 111         vm_offset_t addr;
 112         int result;
 113
 114         size = round_page(size);
 115         addr = vm_map_min(map);
 116         result = vm_map_find(map, NULL, 0, &addr, size, VMFS_ANY_SPACE,
 117             VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 118         if (result != KERN_SUCCESS) {
 119                 return (0);
 120         }
 121         return (addr);
 122 }
 123
 124 /*
 125  *      kmem_alloc_nofault_space:
 126  *
 127  *      Allocate a virtual address range with no underlying object and
 128  *      no initial mapping to physical memory within the specified
 129  *      address space.  Any mapping from this range to physical memory
 130  *      must be explicitly created prior to its use, typically with
 131  *      pmap_qenter().  Any attempt to create a mapping on demand
 132  *      through vm_fault() will result in a panic.
 133  */
 134 vm_offset_t
 135 kmem_alloc_nofault_space(map, size, find_space)
 136         vm_map_t map;
 137         vm_size_t size;
 138         int find_space;
 139 {
 140         vm_offset_t addr;
 141         int result;
 142
 143         size = round_page(size);
 144         addr = vm_map_min(map);
 145         result = vm_map_find(map, NULL, 0, &addr, size, find_space,
 146             VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 147         if (result != KERN_SUCCESS) {
 148                 return (0);
 149         }
 150         return (addr);
 151 }
 152
 153 /*
 154  *      Allocate wired-down memory in the kernel's address map
 155  *      or a submap.
 156  */
 157 vm_offset_t
 158 kmem_alloc(map, size)
 159         vm_map_t map;
 160         vm_size_t size;
 161 {
 162         vm_offset_t addr;
 163         vm_offset_t offset;
 164
 165         size = round_page(size);
 166
 167         /*
 168          * Use the kernel object for wired-down kernel pages. Assume that no
 169          * region of the kernel object is referenced more than once.
 170          */
 171
 172         /*
 173          * Locate sufficient space in the map.  This will give us the final
 174          * virtual address for the new memory, and thus will tell us the
 175          * offset within the kernel map.
 176          */
 177         vm_map_lock(map);
 178         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 179                 vm_map_unlock(map);
 180                 return (0);
 181         }
 182         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 183         vm_object_reference(kernel_object);
 184         vm_map_insert(map, kernel_object, offset, addr, addr + size,
 185                 VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 186         vm_map_unlock(map);
 187
 188         /*
 189          * And finally, mark the data as non-pageable.
 190          */
 191         (void) vm_map_wire(map, addr, addr + size,
 192             VM_MAP_WIRE_SYSTEM|VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 193
 194         return (addr);
 195 }
 196
 197 /*
 198  *      Allocates a region from the kernel address map and physical pages
 199  *      within the specified address range to the kernel object.  Creates a
 200  *      wired mapping from this region to these pages, and returns the
 201  *      region's starting virtual address.  The allocated pages are not
 202  *      necessarily physically contiguous.  If M_ZERO is specified through the
 203  *      given flags, then the pages are zeroed before they are mapped.
 204  */
 205 vm_offset_t
 206 kmem_alloc_attr(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 207     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 208 {
 209         vm_object_t object = kernel_object;
 210         vm_offset_t addr;
 211         vm_ooffset_t end_offset, offset;
 212         vm_page_t m;
 213         int pflags, tries;
 214
 215         size = round_page(size);
 216         vm_map_lock(map);
 217         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 218                 vm_map_unlock(map);
 219                 return (0);
 220         }
 221         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 222         vm_object_reference(object);
 223         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 224             VM_PROT_ALL, 0);
 225         if ((flags & (M_NOWAIT | M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
 226                 pflags = VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOBUSY;
 227         else
 228                 pflags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOBUSY;
 229         if (flags & M_ZERO)
 230                 pflags |= VM_ALLOC_ZERO;
 231         VM_OBJECT_LOCK(object);
 232         end_offset = offset + size;
 233         for (; offset < end_offset; offset += PAGE_SIZE) {
 234                 tries = 0;
 235 retry:
 236                 m = vm_page_alloc_contig(object, OFF_TO_IDX(offset), pflags, 1,
 237                     low, high, PAGE_SIZE, 0, memattr);
 238                 if (m == NULL) {
 239                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 240                         if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 241                                 vm_map_unlock(map);
 242                                 vm_pageout_grow_cache(tries, low, high);
 243                                 vm_map_lock(map);
 244                                 VM_OBJECT_LOCK(object);
 245                                 tries++;
 246                                 goto retry;
 247                         }
 248
 249                         /*
 250                          * Since the pages that were allocated by any previous
 251                          * iterations of this loop are not busy, they can be
 252                          * freed by vm_object_page_remove(), which is called
 253                          * by vm_map_delete().
 254                          */
 255                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 256                         vm_map_unlock(map);
 257                         return (0);
 258                 }
 259                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 260                         pmap_zero_page(m);
 261                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 262         }
 263         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 264         vm_map_unlock(map);
 265         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 266             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 267         return (addr);
 268 }
 269
 270 /*
 271  *      Allocates a region from the kernel address map and physically
 272  *      contiguous pages within the specified address range to the kernel
 273  *      object.  Creates a wired mapping from this region to these pages, and
 274  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is specified
 275  *      through the given flags, then the pages are zeroed before they are
 276  *      mapped.
 277  */
 278 vm_offset_t
 279 kmem_alloc_contig(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 280     vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary,
 281     vm_memattr_t memattr)
 282 {
 283         vm_object_t object = kernel_object;
 284         vm_offset_t addr;
 285         vm_ooffset_t offset;
 286         vm_page_t end_m, m;
 287         int pflags, tries;
 288
 289         size = round_page(size);
 290         vm_map_lock(map);
 291         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 292                 vm_map_unlock(map);
 293                 return (0);
 294         }
 295         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 296         vm_object_reference(object);
 297         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 298             VM_PROT_ALL, 0);
 299         if ((flags & (M_NOWAIT | M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
 300                 pflags = VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOBUSY;
 301         else
 302                 pflags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOBUSY;
 303         if (flags & M_ZERO)
 304                 pflags |= VM_ALLOC_ZERO;
 305         if (flags & M_NODUMP)
 306                 pflags |= VM_ALLOC_NODUMP;
 307         VM_OBJECT_LOCK(object);
 308         tries = 0;
 309 retry:
 310         m = vm_page_alloc_contig(object, OFF_TO_IDX(offset), pflags,
 311             atop(size), low, high, alignment, boundary, memattr);
 312         if (m == NULL) {
 313                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 314                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 315                         vm_map_unlock(map);
 316                         vm_pageout_grow_cache(tries, low, high);
 317                         vm_map_lock(map);
 318                         VM_OBJECT_LOCK(object);
 319                         tries++;
 320                         goto retry;
 321                 }
 322                 vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 323                 vm_map_unlock(map);
 324                 return (0);
 325         }
 326         end_m = m + atop(size);
 327         for (; m < end_m; m++) {
 328                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 329                         pmap_zero_page(m);
 330                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 331         }
 332         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 333         vm_map_unlock(map);
 334         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 335             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 336         return (addr);
 337 }
 338
 339 /*
 340  *      kmem_free:
 341  *
 342  *      Release a region of kernel virtual memory allocated
 343  *      with kmem_alloc, and return the physical pages
 344  *      associated with that region.
 345  *
 346  *      This routine may not block on kernel maps.
 347  */
 348 void
 349 kmem_free(map, addr, size)
 350         vm_map_t map;
 351         vm_offset_t addr;
 352         vm_size_t size;
 353 {
 354
 355         (void) vm_map_remove(map, trunc_page(addr), round_page(addr + size));
 356 }
 357
 358 /*
 359  *      kmem_suballoc:
 360  *
 361  *      Allocates a map to manage a subrange
 362  *      of the kernel virtual address space.
 363  *
 364  *      Arguments are as follows:
 365  *
 366  *      parent          Map to take range from
 367  *      min, max        Returned endpoints of map
 368  *      size            Size of range to find
 369  *      superpage_align Request that min is superpage aligned
 370  */
 371 vm_map_t
 372 kmem_suballoc(vm_map_t parent, vm_offset_t *min, vm_offset_t *max,
 373     vm_size_t size, boolean_t superpage_align)
 374 {
 375         int ret;
 376         vm_map_t result;
 377
 378         size = round_page(size);
 379
 380         *min = vm_map_min(parent);
 381         ret = vm_map_find(parent, NULL, 0, min, size, superpage_align ?
 382             VMFS_ALIGNED_SPACE : VMFS_ANY_SPACE, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
 383             MAP_ACC_NO_CHARGE);
 384         if (ret != KERN_SUCCESS)
 385                 panic("kmem_suballoc: bad status return of %d", ret);
 386         *max = *min + size;
 387         result = vm_map_create(vm_map_pmap(parent), *min, *max);
 388         if (result == NULL)
 389                 panic("kmem_suballoc: cannot create submap");
 390         if (vm_map_submap(parent, *min, *max, result) != KERN_SUCCESS)
 391                 panic("kmem_suballoc: unable to change range to submap");
 392         return (result);
 393 }
 394
 395 /*
 396  *      kmem_malloc:
 397  *
 398  *      Allocate wired-down memory in the kernel's address map for the higher
 399  *      level kernel memory allocator (kern/kern_malloc.c).  We cannot use
 400  *      kmem_alloc() because we may need to allocate memory at interrupt
 401  *      level where we cannot block (canwait == FALSE).
 402  *
 403  *      This routine has its own private kernel submap (kmem_map) and object
 404  *      (kmem_object).  This, combined with the fact that only malloc uses
 405  *      this routine, ensures that we will never block in map or object waits.
 406  *
 407  *      We don't worry about expanding the map (adding entries) since entries
 408  *      for wired maps are statically allocated.
 409  *
 410  *      `map' is ONLY allowed to be kmem_map or one of the mbuf submaps to
 411  *      which we never free.
 412  */
 413 vm_offset_t
 414 kmem_malloc(map, size, flags)
 415         vm_map_t map;
 416         vm_size_t size;
 417         int flags;
 418 {
 419         vm_offset_t addr;
 420         int i, rv;
 421
 422         size = round_page(size);
 423         addr = vm_map_min(map);
 424
 425         /*
 426          * Locate sufficient space in the map.  This will give us the final
 427          * virtual address for the new memory, and thus will tell us the
 428          * offset within the kernel map.
 429          */
 430         vm_map_lock(map);
 431         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 432                 vm_map_unlock(map);
 433                 if ((flags & M_NOWAIT) == 0) {
 434                         for (i = 0; i < 8; i++) {
 435                                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, 0);
 436                                 uma_reclaim();
 437                                 vm_map_lock(map);
 438                                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map),
 439                                     size, &addr) == 0) {
 440                                         break;
 441                                 }
 442                                 vm_map_unlock(map);
 443                                 tsleep(&i, 0, "nokva", (hz / 4) * (i + 1));
 444                         }
 445                         if (i == 8) {
 446                                 panic("kmem_malloc(%ld): kmem_map too small: %ld total allocated",
 447                                     (long)size, (long)map->size);
 448                         }
 449                 } else {
 450                         return (0);
 451                 }
 452         }
 453
 454         rv = kmem_back(map, addr, size, flags);
 455         vm_map_unlock(map);
 456         return (rv == KERN_SUCCESS ? addr : 0);
 457 }
 458
 459 /*
 460  *      kmem_back:
 461  *
 462  *      Allocate physical pages for the specified virtual address range.
 463  */
 464 int
 465 kmem_back(vm_map_t map, vm_offset_t addr, vm_size_t size, int flags)
 466 {
 467         vm_offset_t offset, i;
 468         vm_map_entry_t entry;
 469         vm_page_t m;
 470         int pflags;
 471         boolean_t found;
 472
 473         KASSERT(vm_map_locked(map), ("kmem_back: map %p is not locked", map));
 474         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 475         vm_object_reference(kmem_object);
 476         vm_map_insert(map, kmem_object, offset, addr, addr + size,
 477             VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 478
 479         /*
 480          * Assert: vm_map_insert() will never be able to extend the
 481          * previous entry so vm_map_lookup_entry() will find a new
 482          * entry exactly corresponding to this address range and it
 483          * will have wired_count == 0.
 484          */
 485         found = vm_map_lookup_entry(map, addr, &entry);
 486         KASSERT(found && entry->start == addr && entry->end == addr + size &&
 487             entry->wired_count == 0 && (entry->eflags & MAP_ENTRY_IN_TRANSITION)
 488             == 0, ("kmem_back: entry not found or misaligned"));
 489
 490         if ((flags & (M_NOWAIT|M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
 491                 pflags = VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_WIRED;
 492         else
 493                 pflags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED;
 494
 495         if (flags & M_ZERO)
 496                 pflags |= VM_ALLOC_ZERO;
 497         if (flags & M_NODUMP)
 498                 pflags |= VM_ALLOC_NODUMP;
 499
 500         VM_OBJECT_LOCK(kmem_object);
 501         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 502 retry:
 503                 m = vm_page_alloc(kmem_object, OFF_TO_IDX(offset + i), pflags);
 504
 505                 /*
 506                  * Ran out of space, free everything up and return. Don't need
 507                  * to lock page queues here as we know that the pages we got
 508                  * aren't on any queues.
 509                  */
 510                 if (m == NULL) {
 511                         if ((flags & M_NOWAIT) == 0) {
 512                                 VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 513                                 entry->eflags |= MAP_ENTRY_IN_TRANSITION;
 514                                 vm_map_unlock(map);
 515                                 VM_WAIT;
 516                                 vm_map_lock(map);
 517                                 KASSERT(
 518 (entry->eflags & (MAP_ENTRY_IN_TRANSITION | MAP_ENTRY_NEEDS_WAKEUP)) ==
 519                                     MAP_ENTRY_IN_TRANSITION,
 520                                     ("kmem_back: volatile entry"));
 521                                 entry->eflags &= ~MAP_ENTRY_IN_TRANSITION;
 522                                 VM_OBJECT_LOCK(kmem_object);
 523                                 goto retry;
 524                         }
 525                         /*
 526                          * Free the pages before removing the map entry.
 527                          * They are already marked busy.  Calling
 528                          * vm_map_delete before the pages has been freed or
 529                          * unbusied will cause a deadlock.
 530                          */
 531                         while (i != 0) {
 532                                 i -= PAGE_SIZE;
 533                                 m = vm_page_lookup(kmem_object,
 534                                                    OFF_TO_IDX(offset + i));
 535                                 vm_page_unwire(m, 0);
 536                                 vm_page_free(m);
 537                         }
 538                         VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 539                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 540                         return (KERN_NO_SPACE);
 541                 }
 542                 if (flags & M_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 543                         pmap_zero_page(m);
 544                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 545                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
 546                     ("kmem_malloc: page %p is managed", m));
 547         }
 548         VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 549
 550         /*
 551          * Mark map entry as non-pageable.  Repeat the assert.
 552          */
 553         KASSERT(entry->start == addr && entry->end == addr + size &&
 554             entry->wired_count == 0,
 555             ("kmem_back: entry not found or misaligned after allocation"));
 556         entry->wired_count = 1;
 557
 558         /*
 559          * At this point, the kmem_object must be unlocked because
 560          * vm_map_simplify_entry() calls vm_object_deallocate(), which
 561          * locks the kmem_object.
 562          */
 563         vm_map_simplify_entry(map, entry);
 564
 565         /*
 566          * Loop thru pages, entering them in the pmap.
 567          */
 568         VM_OBJECT_LOCK(kmem_object);
 569         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 570                 m = vm_page_lookup(kmem_object, OFF_TO_IDX(offset + i));
 571                 /*
 572                  * Because this is kernel_pmap, this call will not block.
 573                  */
 574                 pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, VM_PROT_ALL, m, VM_PROT_ALL,
 575                     TRUE);
 576                 vm_page_wakeup(m);
 577         }
 578         VM_OBJECT_UNLOCK(kmem_object);
 579
 580         return (KERN_SUCCESS);
 581 }
 582
 583 /*
 584  *      kmem_alloc_wait:
 585  *
 586  *      Allocates pageable memory from a sub-map of the kernel.  If the submap
 587  *      has no room, the caller sleeps waiting for more memory in the submap.
 588  *
 589  *      This routine may block.
 590  */
 591 vm_offset_t
 592 kmem_alloc_wait(map, size)
 593         vm_map_t map;
 594         vm_size_t size;
 595 {
 596         vm_offset_t addr;
 597
 598         size = round_page(size);
 599         if (!swap_reserve(size))
 600                 return (0);
 601
 602         for (;;) {
 603                 /*
 604                  * To make this work for more than one map, use the map's lock
 605                  * to lock out sleepers/wakers.
 606                  */
 607                 vm_map_lock(map);
 608                 if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr) == 0)
 609                         break;
 610                 /* no space now; see if we can ever get space */
 611                 if (vm_map_max(map) - vm_map_min(map) < size) {
 612                         vm_map_unlock(map);
 613                         swap_release(size);
 614                         return (0);
 615                 }
 616                 map->needs_wakeup = TRUE;
 617                 vm_map_unlock_and_wait(map, 0);
 618         }
 619         vm_map_insert(map, NULL, 0, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 620             VM_PROT_ALL, MAP_ACC_CHARGED);
 621         vm_map_unlock(map);
 622         return (addr);
 623 }
 624
 625 /*
 626  *      kmem_free_wakeup:
 627  *
 628  *      Returns memory to a submap of the kernel, and wakes up any processes
 629  *      waiting for memory in that map.
 630  */
 631 void
 632 kmem_free_wakeup(map, addr, size)
 633         vm_map_t map;
 634         vm_offset_t addr;
 635         vm_size_t size;
 636 {
 637
 638         vm_map_lock(map);
 639         (void) vm_map_delete(map, trunc_page(addr), round_page(addr + size));
 640         if (map->needs_wakeup) {
 641                 map->needs_wakeup = FALSE;
 642                 vm_map_wakeup(map);
 643         }
 644         vm_map_unlock(map);
 645 }
 646
 647 static void
 648 kmem_init_zero_region(void)
 649 {
 650         vm_offset_t addr, i;
 651         vm_page_t m;
 652         int error;
 653
 654         /*
 655          * Map a single physical page of zeros to a larger virtual range.
 656          * This requires less looping in places that want large amounts of
 657          * zeros, while not using much more physical resources.
 658          */
 659         addr = kmem_alloc_nofault(kernel_map, ZERO_REGION_SIZE);
 660         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
 661             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
 662         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
 663                 pmap_zero_page(m);
 664         for (i = 0; i < ZERO_REGION_SIZE; i += PAGE_SIZE)
 665                 pmap_qenter(addr + i, &m, 1);
 666         error = vm_map_protect(kernel_map, addr, addr + ZERO_REGION_SIZE,
 667             VM_PROT_READ, TRUE);
 668         KASSERT(error == 0, ("error=%d", error));
 669
 670         zero_region = (const void *)addr;
 671 }
 672
 673 /*
 674  *      kmem_init:
 675  *
 676  *      Create the kernel map; insert a mapping covering kernel text,
 677  *      data, bss, and all space allocated thus far (`boostrap' data).  The
 678  *      new map will thus map the range between VM_MIN_KERNEL_ADDRESS and
 679  *      `start' as allocated, and the range between `start' and `end' as free.
 680  */
 681 void
 682 kmem_init(start, end)
 683         vm_offset_t start, end;
 684 {
 685         vm_map_t m;
 686
 687         m = vm_map_create(kernel_pmap, VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, end);
 688         m->system_map = 1;
 689         vm_map_lock(m);
 690         /* N.B.: cannot use kgdb to debug, starting with this assignment ... */
 691         kernel_map = m;
 692         (void) vm_map_insert(m, NULL, (vm_ooffset_t) 0,
 693 #ifdef __amd64__
 694             KERNBASE,
 695 #else
 696             VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 697 #endif
 698             start, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
 699         /* ... and ending with the completion of the above `insert' */
 700         vm_map_unlock(m);
 701
 702         kmem_init_zero_region();
 703 }
 704
 705 #ifdef DIAGNOSTIC
 706 /*
 707  * Allow userspace to directly trigger the VM drain routine for testing
 708  * purposes.
 709  */
 710 static int
 711 debug_vm_lowmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 712 {
 713         int error, i;
 714
 715         i = 0;
 716         error = sysctl_handle_int(oidp, &i, 0, req);
 717         if (error)
 718                 return (error);
 719         if (i)
 720                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, 0);
 721         return (0);
 722 }
 723
 724 SYSCTL_PROC(_debug, OID_AUTO, vm_lowmem, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, 0, 0,
 725     debug_vm_lowmem, "I", "set to trigger vm_lowmem event");
 726 #endif