sys/vm/vm_object.h

   1 /*-
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   3  *
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   6  *
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  33  *
  34  *      from: @(#)vm_object.h   8.3 (Berkeley) 1/12/94
  35  *
  36  *
  37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  38  * All rights reserved.
  39  *
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  41  *
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  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  * $FreeBSD$
  63  */
  64
  65 /*
  66  *      Virtual memory object module definitions.
  67  */
  68
  69 #ifndef _VM_OBJECT_
  70 #define _VM_OBJECT_
  71
  72 #include <sys/queue.h>
  73 #include <sys/_lock.h>
  74 #include <sys/_mutex.h>
  75 #include <sys/_pctrie.h>
  76 #include <sys/_rwlock.h>
  77 #include <sys/_domainset.h>
  78
  79 #include <vm/_vm_radix.h>
  80
  81 /*
  82  *      Types defined:
  83  *
  84  *      vm_object_t             Virtual memory object.
  85  *
  86  * List of locks
  87  *      (a)     atomic
  88  *      (c)     const until freed
  89  *      (o)     per-object lock
  90  *      (f)     free pages queue mutex
  91  *
  92  */
  93
  94 #ifndef VM_PAGE_HAVE_PGLIST
  95 TAILQ_HEAD(pglist, vm_page);
  96 #define VM_PAGE_HAVE_PGLIST
  97 #endif
  98
  99 struct vm_object {
 100         struct rwlock lock;
 101         TAILQ_ENTRY(vm_object) object_list; /* list of all objects */
 102         LIST_HEAD(, vm_object) shadow_head; /* objects that this is a shadow for */
 103         LIST_ENTRY(vm_object) shadow_list; /* chain of shadow objects */
 104         struct pglist memq;             /* list of resident pages */
 105         struct vm_radix rtree;          /* root of the resident page radix trie*/
 106         vm_pindex_t size;               /* Object size */
 107         struct domainset_ref domain;    /* NUMA policy. */
 108         volatile int generation;        /* generation ID */
 109         int cleangeneration;            /* Generation at clean time */
 110         volatile u_int ref_count;       /* How many refs?? */
 111         int shadow_count;               /* how many objects that this is a shadow for */
 112         vm_memattr_t memattr;           /* default memory attribute for pages */
 113         objtype_t type;                 /* type of pager */
 114         u_short flags;                  /* see below */
 115         u_short pg_color;               /* (c) color of first page in obj */
 116         volatile u_int paging_in_progress; /* Paging (in or out) so don't collapse or destroy */
 117         volatile u_int busy;            /* (a) object is busy, disallow page busy. */
 118         int resident_page_count;        /* number of resident pages */
 119         struct vm_object *backing_object; /* object that I'm a shadow of */
 120         vm_ooffset_t backing_object_offset;/* Offset in backing object */
 121         TAILQ_ENTRY(vm_object) pager_object_list; /* list of all objects of this pager type */
 122         LIST_HEAD(, vm_reserv) rvq;     /* list of reservations */
 123         void *handle;
 124         union {
 125                 /*
 126                  * VNode pager
 127                  *
 128                  *      vnp_size - current size of file
 129                  */
 130                 struct {
 131                         off_t vnp_size;
 132                         vm_ooffset_t writemappings;
 133                 } vnp;
 134
 135                 /*
 136                  * Device pager
 137                  *
 138                  *      devp_pglist - list of allocated pages
 139                  */
 140                 struct {
 141                         TAILQ_HEAD(, vm_page) devp_pglist;
 142                         struct cdev_pager_ops *ops;
 143                         struct cdev *dev;
 144                 } devp;
 145
 146                 /*
 147                  * SG pager
 148                  *
 149                  *      sgp_pglist - list of allocated pages
 150                  */
 151                 struct {
 152                         TAILQ_HEAD(, vm_page) sgp_pglist;
 153                 } sgp;
 154
 155                 /*
 156                  * Swap pager
 157                  *
 158                  *      swp_tmpfs - back-pointer to the tmpfs vnode,
 159                  *                   if any, which uses the vm object
 160                  *                   as backing store.  The handle
 161                  *                   cannot be reused for linking,
 162                  *                   because the vnode can be
 163                  *                   reclaimed and recreated, making
 164                  *                   the handle changed and hash-chain
 165                  *                   invalid.
 166                  *
 167                  *      swp_blks -   pc-trie of the allocated swap blocks.
 168                  *
 169                  */
 170                 struct {
 171                         void *swp_tmpfs;
 172                         struct pctrie swp_blks;
 173                         vm_ooffset_t writemappings;
 174                 } swp;
 175         } un_pager;
 176         struct ucred *cred;
 177         vm_ooffset_t charge;
 178         void *umtx_data;
 179 };
 180
 181 /*
 182  * Flags
 183  */
 184 #define OBJ_FICTITIOUS  0x0001          /* (c) contains fictitious pages */
 185 #define OBJ_UNMANAGED   0x0002          /* (c) contains unmanaged pages */
 186 #define OBJ_POPULATE    0x0004          /* pager implements populate() */
 187 #define OBJ_DEAD        0x0008          /* dead objects (during rundown) */
 188 #define OBJ_ANON        0x0010          /* (c) contains anonymous memory */
 189 #define OBJ_UMTXDEAD    0x0020          /* umtx pshared was terminated */
 190 #define OBJ_SIZEVNLOCK  0x0040          /* lock vnode to check obj size */
 191 #define OBJ_PG_DTOR     0x0080          /* dont reset object, leave that for dtor */
 192 #define OBJ_TMPFS_NODE  0x0200          /* object belongs to tmpfs VREG node */
 193 #define OBJ_SPLIT       0x0400          /* object is being split */
 194 #define OBJ_COLLAPSING  0x0800          /* Parent of collapse. */
 195 #define OBJ_COLORED     0x1000          /* pg_color is defined */
 196 #define OBJ_ONEMAPPING  0x2000          /* One USE (a single, non-forked) mapping flag */
 197 #define OBJ_SHADOWLIST  0x4000          /* Object is on the shadow list. */
 198 #define OBJ_TMPFS       0x8000          /* has tmpfs vnode allocated */
 199
 200 /*
 201  * Helpers to perform conversion between vm_object page indexes and offsets.
 202  * IDX_TO_OFF() converts an index into an offset.
 203  * OFF_TO_IDX() converts an offset into an index.
 204  * OBJ_MAX_SIZE specifies the maximum page index corresponding to the
 205  *   maximum unsigned offset.
 206  */
 207 #define IDX_TO_OFF(idx) (((vm_ooffset_t)(idx)) << PAGE_SHIFT)
 208 #define OFF_TO_IDX(off) ((vm_pindex_t)(((vm_ooffset_t)(off)) >> PAGE_SHIFT))
 209 #define OBJ_MAX_SIZE    (OFF_TO_IDX(UINT64_MAX) + 1)
 210
 211 #ifdef  _KERNEL
 212
 213 #define OBJPC_SYNC      0x1                     /* sync I/O */
 214 #define OBJPC_INVAL     0x2                     /* invalidate */
 215 #define OBJPC_NOSYNC    0x4                     /* skip if PGA_NOSYNC */
 216
 217 /*
 218  * The following options are supported by vm_object_page_remove().
 219  */
 220 #define OBJPR_CLEANONLY 0x1             /* Don't remove dirty pages. */
 221 #define OBJPR_NOTMAPPED 0x2             /* Don't unmap pages. */
 222
 223 TAILQ_HEAD(object_q, vm_object);
 224
 225 extern struct object_q vm_object_list;  /* list of allocated objects */
 226 extern struct mtx vm_object_list_mtx;   /* lock for object list and count */
 227
 228 extern struct vm_object kernel_object_store;
 229
 230 /* kernel and kmem are aliased for backwards KPI compat. */
 231 #define kernel_object   (&kernel_object_store)
 232 #define kmem_object     (&kernel_object_store)
 233
 234 #define VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object)                                 \
 235         rw_assert(&(object)->lock, RA_LOCKED)
 236 #define VM_OBJECT_ASSERT_RLOCKED(object)                                \
 237         rw_assert(&(object)->lock, RA_RLOCKED)
 238 #define VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object)                                \
 239         rw_assert(&(object)->lock, RA_WLOCKED)
 240 #define VM_OBJECT_ASSERT_UNLOCKED(object)                               \
 241         rw_assert(&(object)->lock, RA_UNLOCKED)
 242 #define VM_OBJECT_LOCK_DOWNGRADE(object)                                \
 243         rw_downgrade(&(object)->lock)
 244 #define VM_OBJECT_RLOCK(object)                                         \
 245         rw_rlock(&(object)->lock)
 246 #define VM_OBJECT_RUNLOCK(object)                                       \
 247         rw_runlock(&(object)->lock)
 248 #define VM_OBJECT_SLEEP(object, wchan, pri, wmesg, timo)                \
 249         rw_sleep((wchan), &(object)->lock, (pri), (wmesg), (timo))
 250 #define VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)                                      \
 251         rw_try_rlock(&(object)->lock)
 252 #define VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)                                      \
 253         rw_try_wlock(&(object)->lock)
 254 #define VM_OBJECT_TRYUPGRADE(object)                                    \
 255         rw_try_upgrade(&(object)->lock)
 256 #define VM_OBJECT_WLOCK(object)                                         \
 257         rw_wlock(&(object)->lock)
 258 #define VM_OBJECT_WOWNED(object)                                        \
 259         rw_wowned(&(object)->lock)
 260 #define VM_OBJECT_WUNLOCK(object)                                       \
 261         rw_wunlock(&(object)->lock)
 262 #define VM_OBJECT_DROP(object)                                          \
 263         lock_class_rw.lc_unlock(&(object)->lock.lock_object)
 264 #define VM_OBJECT_PICKUP(object, state)                                 \
 265         lock_class_rw.lc_lock(&(object)->lock.lock_object, (state))
 266
 267 #define VM_OBJECT_ASSERT_PAGING(object)                                 \
 268         KASSERT((object)->paging_in_progress != 0,                      \
 269             ("vm_object %p is not paging", object))
 270 #define VM_OBJECT_ASSERT_REFERENCE(object)                              \
 271         KASSERT((object)->reference_count != 0,                         \
 272             ("vm_object %p is not referenced", object))
 273
 274 struct vnode;
 275
 276 /*
 277  *      The object must be locked or thread private.
 278  */
 279 static __inline void
 280 vm_object_set_flag(vm_object_t object, u_short bits)
 281 {
 282
 283         object->flags |= bits;
 284 }
 285
 286 /*
 287  *      Conditionally set the object's color, which (1) enables the allocation
 288  *      of physical memory reservations for anonymous objects and larger-than-
 289  *      superpage-sized named objects and (2) determines the first page offset
 290  *      within the object at which a reservation may be allocated.  In other
 291  *      words, the color determines the alignment of the object with respect
 292  *      to the largest superpage boundary.  When mapping named objects, like
 293  *      files or POSIX shared memory objects, the color should be set to zero
 294  *      before a virtual address is selected for the mapping.  In contrast,
 295  *      for anonymous objects, the color may be set after the virtual address
 296  *      is selected.
 297  *
 298  *      The object must be locked.
 299  */
 300 static __inline void
 301 vm_object_color(vm_object_t object, u_short color)
 302 {
 303
 304         if ((object->flags & OBJ_COLORED) == 0) {
 305                 object->pg_color = color;
 306                 object->flags |= OBJ_COLORED;
 307         }
 308 }
 309
 310 static __inline bool
 311 vm_object_reserv(vm_object_t object)
 312 {
 313
 314         if (object != NULL &&
 315             (object->flags & (OBJ_COLORED | OBJ_FICTITIOUS)) == OBJ_COLORED) {
 316                 return (true);
 317         }
 318         return (false);
 319 }
 320
 321 static __inline bool
 322 vm_object_mightbedirty(vm_object_t object)
 323 {
 324
 325         if (object->type != OBJT_VNODE) {
 326                 if ((object->flags & OBJ_TMPFS_NODE) == 0)
 327                         return (false);
 328 #ifdef KASSERT
 329                 KASSERT(object->type == OBJT_SWAP,
 330                     ("TMPFS_NODE obj %p is not swap", object));
 331 #endif
 332         }
 333         return (object->generation != object->cleangeneration);
 334 }
 335
 336 void vm_object_clear_flag(vm_object_t object, u_short bits);
 337 void vm_object_pip_add(vm_object_t object, short i);
 338 void vm_object_pip_wakeup(vm_object_t object);
 339 void vm_object_pip_wakeupn(vm_object_t object, short i);
 340 void vm_object_pip_wait(vm_object_t object, char *waitid);
 341 void vm_object_pip_wait_unlocked(vm_object_t object, char *waitid);
 342
 343 void vm_object_busy(vm_object_t object);
 344 void vm_object_unbusy(vm_object_t object);
 345 void vm_object_busy_wait(vm_object_t object, const char *wmesg);
 346
 347 static inline bool
 348 vm_object_busied(vm_object_t object)
 349 {
 350
 351         return (object->busy != 0);
 352 }
 353 #define VM_OBJECT_ASSERT_BUSY(object)   MPASS(vm_object_busied((object)))
 354
 355 void umtx_shm_object_init(vm_object_t object);
 356 void umtx_shm_object_terminated(vm_object_t object);
 357 extern int umtx_shm_vnobj_persistent;
 358
 359 vm_object_t vm_object_allocate (objtype_t, vm_pindex_t);
 360 vm_object_t vm_object_allocate_anon(vm_pindex_t, vm_object_t, struct ucred *,
 361    vm_size_t);
 362 boolean_t vm_object_coalesce(vm_object_t, vm_ooffset_t, vm_size_t, vm_size_t,
 363    boolean_t);
 364 void vm_object_collapse (vm_object_t);
 365 void vm_object_deallocate (vm_object_t);
 366 void vm_object_destroy (vm_object_t);
 367 void vm_object_terminate (vm_object_t);
 368 void vm_object_set_writeable_dirty (vm_object_t);
 369 void vm_object_init (void);
 370 int  vm_object_kvme_type(vm_object_t object, struct vnode **vpp);
 371 void vm_object_madvise(vm_object_t, vm_pindex_t, vm_pindex_t, int);
 372 boolean_t vm_object_page_clean(vm_object_t object, vm_ooffset_t start,
 373     vm_ooffset_t end, int flags);
 374 void vm_object_page_noreuse(vm_object_t object, vm_pindex_t start,
 375     vm_pindex_t end);
 376 void vm_object_page_remove(vm_object_t object, vm_pindex_t start,
 377     vm_pindex_t end, int options);
 378 boolean_t vm_object_populate(vm_object_t, vm_pindex_t, vm_pindex_t);
 379 void vm_object_print(long addr, boolean_t have_addr, long count, char *modif);
 380 void vm_object_reference (vm_object_t);
 381 void vm_object_reference_locked(vm_object_t);
 382 int  vm_object_set_memattr(vm_object_t object, vm_memattr_t memattr);
 383 void vm_object_shadow(vm_object_t *, vm_ooffset_t *, vm_size_t, struct ucred *,
 384     bool);
 385 void vm_object_split(vm_map_entry_t);
 386 boolean_t vm_object_sync(vm_object_t, vm_ooffset_t, vm_size_t, boolean_t,
 387     boolean_t);
 388 void vm_object_unwire(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
 389     vm_size_t length, uint8_t queue);
 390 struct vnode *vm_object_vnode(vm_object_t object);
 391 #endif                          /* _KERNEL */
 392
 393 #endif                          /* _VM_OBJECT_ */