sys/vm/vm_pager.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_pager.c    8.6 (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  *      Paging space routine stubs.  Emulates a matchmaker-like interface
  63  *      for builtin pagers.
  64  */
  65
  66 #include <sys/cdefs.h>
  67 __FBSDID("$FreeBSD$");
  68
  69 #include <sys/param.h>
  70 #include <sys/systm.h>
  71 #include <sys/kernel.h>
  72 #include <sys/vnode.h>
  73 #include <sys/bio.h>
  74 #include <sys/buf.h>
  75 #include <sys/ucred.h>
  76 #include <sys/malloc.h>
  77
  78 #include <vm/vm.h>
  79 #include <vm/vm_param.h>
  80 #include <vm/vm_object.h>
  81 #include <vm/vm_page.h>
  82 #include <vm/vm_pager.h>
  83 #include <vm/vm_extern.h>
  84
  85 MALLOC_DEFINE(M_VMPGDATA, "VM pgdata", "XXX: VM pager private data");
  86
  87 int cluster_pbuf_freecnt = -1;  /* unlimited to begin with */
  88
  89 static int dead_pager_getpages(vm_object_t, vm_page_t *, int, int);
  90 static vm_object_t dead_pager_alloc(void *, vm_ooffset_t, vm_prot_t,
  91         vm_ooffset_t);
  92 static void dead_pager_putpages(vm_object_t, vm_page_t *, int, int, int *);
  93 static boolean_t dead_pager_haspage(vm_object_t, vm_pindex_t, int *, int *);
  94 static void dead_pager_dealloc(vm_object_t);
  95
  96 static int
  97 dead_pager_getpages(obj, ma, count, req)
  98         vm_object_t obj;
  99         vm_page_t *ma;
 100         int count;
 101         int req;
 102 {
 103         return VM_PAGER_FAIL;
 104 }
 105
 106 static vm_object_t
 107 dead_pager_alloc(handle, size, prot, off)
 108         void *handle;
 109         vm_ooffset_t size;
 110         vm_prot_t prot;
 111         vm_ooffset_t off;
 112 {
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 static void
 117 dead_pager_putpages(object, m, count, flags, rtvals)
 118         vm_object_t object;
 119         vm_page_t *m;
 120         int count;
 121         int flags;
 122         int *rtvals;
 123 {
 124         int i;
 125
 126         for (i = 0; i < count; i++) {
 127                 rtvals[i] = VM_PAGER_AGAIN;
 128         }
 129 }
 130
 131 static int
 132 dead_pager_haspage(object, pindex, prev, next)
 133         vm_object_t object;
 134         vm_pindex_t pindex;
 135         int *prev;
 136         int *next;
 137 {
 138         if (prev)
 139                 *prev = 0;
 140         if (next)
 141                 *next = 0;
 142         return FALSE;
 143 }
 144
 145 static void
 146 dead_pager_dealloc(object)
 147         vm_object_t object;
 148 {
 149         return;
 150 }
 151
 152 static struct pagerops deadpagerops = {
 153         .pgo_alloc =    dead_pager_alloc,
 154         .pgo_dealloc =  dead_pager_dealloc,
 155         .pgo_getpages = dead_pager_getpages,
 156         .pgo_putpages = dead_pager_putpages,
 157         .pgo_haspage =  dead_pager_haspage,
 158 };
 159
 160 struct pagerops *pagertab[] = {
 161         &defaultpagerops,       /* OBJT_DEFAULT */
 162         &swappagerops,          /* OBJT_SWAP */
 163         &vnodepagerops,         /* OBJT_VNODE */
 164         &devicepagerops,        /* OBJT_DEVICE */
 165         &physpagerops,          /* OBJT_PHYS */
 166         &deadpagerops           /* OBJT_DEAD */
 167 };
 168
 169 static const int npagers = sizeof(pagertab) / sizeof(pagertab[0]);
 170
 171 /*
 172  * Kernel address space for mapping pages.
 173  * Used by pagers where KVAs are needed for IO.
 174  *
 175  * XXX needs to be large enough to support the number of pending async
 176  * cleaning requests (NPENDINGIO == 64) * the maximum swap cluster size
 177  * (MAXPHYS == 64k) if you want to get the most efficiency.
 178  */
 179 vm_map_t pager_map;
 180 static int bswneeded;
 181 static vm_offset_t swapbkva;            /* swap buffers kva */
 182 struct mtx pbuf_mtx;
 183 static TAILQ_HEAD(swqueue, buf) bswlist;
 184
 185 void
 186 vm_pager_init()
 187 {
 188         struct pagerops **pgops;
 189
 190         TAILQ_INIT(&bswlist);
 191         /*
 192          * Initialize known pagers
 193          */
 194         for (pgops = pagertab; pgops < &pagertab[npagers]; pgops++)
 195                 if (pgops && ((*pgops)->pgo_init != NULL))
 196                         (*(*pgops)->pgo_init) ();
 197 }
 198
 199 void
 200 vm_pager_bufferinit()
 201 {
 202         struct buf *bp;
 203         int i;
 204
 205         mtx_init(&pbuf_mtx, "pbuf mutex", NULL, MTX_DEF);
 206         bp = swbuf;
 207         /*
 208          * Now set up swap and physical I/O buffer headers.
 209          */
 210         for (i = 0; i < nswbuf; i++, bp++) {
 211                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bswlist, bp, b_freelist);
 212                 BUF_LOCKINIT(bp);
 213                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
 214                 bp->b_rcred = bp->b_wcred = NOCRED;
 215                 bp->b_xflags = 0;
 216         }
 217
 218         cluster_pbuf_freecnt = nswbuf / 2;
 219
 220         swapbkva = kmem_alloc_nofault(pager_map, nswbuf * MAXPHYS);
 221         if (!swapbkva)
 222                 panic("Not enough pager_map VM space for physical buffers");
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Allocate an instance of a pager of the given type.
 227  * Size, protection and offset parameters are passed in for pagers that
 228  * need to perform page-level validation (e.g. the device pager).
 229  */
 230 vm_object_t
 231 vm_pager_allocate(objtype_t type, void *handle, vm_ooffset_t size,
 232                   vm_prot_t prot, vm_ooffset_t off)
 233 {
 234         vm_object_t ret;
 235         struct pagerops *ops;
 236
 237         ops = pagertab[type];
 238         if (ops)
 239                 ret = (*ops->pgo_alloc) (handle, size, prot, off);
 240         else
 241                 ret = NULL;
 242         return (ret);
 243 }
 244
 245 /*
 246  *      The object must be locked.
 247  */
 248 void
 249 vm_pager_deallocate(object)
 250         vm_object_t object;
 251 {
 252
 253         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
 254         (*pagertab[object->type]->pgo_dealloc) (object);
 255 }
 256
 257 /*
 258  * vm_pager_get_pages() - inline, see vm/vm_pager.h
 259  * vm_pager_put_pages() - inline, see vm/vm_pager.h
 260  * vm_pager_has_page() - inline, see vm/vm_pager.h
 261  */
 262
 263 vm_object_t
 264 vm_pager_object_lookup(pg_list, handle)
 265         struct pagerlst *pg_list;
 266         void *handle;
 267 {
 268         vm_object_t object;
 269
 270         TAILQ_FOREACH(object, pg_list, pager_object_list)
 271                 if (object->handle == handle)
 272                         return (object);
 273         return (NULL);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * initialize a physical buffer
 278  */
 279
 280 /*
 281  * XXX This probably belongs in vfs_bio.c
 282  */
 283 static void
 284 initpbuf(struct buf *bp)
 285 {
 286         KASSERT(bp->b_bufobj == NULL, ("initpbuf with bufobj"));
 287         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("initpbuf with vp"));
 288         bp->b_rcred = NOCRED;
 289         bp->b_wcred = NOCRED;
 290         bp->b_qindex = 0;       /* On no queue (QUEUE_NONE) */
 291         bp->b_saveaddr = (caddr_t) (MAXPHYS * (bp - swbuf)) + swapbkva;
 292         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
 293         bp->b_kvabase = bp->b_saveaddr;
 294         bp->b_kvasize = MAXPHYS;
 295         bp->b_xflags = 0;
 296         bp->b_flags = 0;
 297         bp->b_ioflags = 0;
 298         bp->b_iodone = NULL;
 299         bp->b_error = 0;
 300         BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE, NULL);
 301 }
 302
 303 /*
 304  * allocate a physical buffer
 305  *
 306  *      There are a limited number (nswbuf) of physical buffers.  We need
 307  *      to make sure that no single subsystem is able to hog all of them,
 308  *      so each subsystem implements a counter which is typically initialized
 309  *      to 1/2 nswbuf.  getpbuf() decrements this counter in allocation and
 310  *      increments it on release, and blocks if the counter hits zero.  A
 311  *      subsystem may initialize the counter to -1 to disable the feature,
 312  *      but it must still be sure to match up all uses of getpbuf() with
 313  *      relpbuf() using the same variable.
 314  *
 315  *      NOTE: pfreecnt can be NULL, but this 'feature' will be removed
 316  *      relatively soon when the rest of the subsystems get smart about it. XXX
 317  */
 318 struct buf *
 319 getpbuf(int *pfreecnt)
 320 {
 321         struct buf *bp;
 322
 323         mtx_lock(&pbuf_mtx);
 324
 325         for (;;) {
 326                 if (pfreecnt) {
 327                         while (*pfreecnt == 0) {
 328                                 msleep(pfreecnt, &pbuf_mtx, PVM, "wswbuf0", 0);
 329                         }
 330                 }
 331
 332                 /* get a bp from the swap buffer header pool */
 333                 if ((bp = TAILQ_FIRST(&bswlist)) != NULL)
 334                         break;
 335
 336                 bswneeded = 1;
 337                 msleep(&bswneeded, &pbuf_mtx, PVM, "wswbuf1", 0);
 338                 /* loop in case someone else grabbed one */
 339         }
 340         TAILQ_REMOVE(&bswlist, bp, b_freelist);
 341         if (pfreecnt)
 342                 --*pfreecnt;
 343         mtx_unlock(&pbuf_mtx);
 344
 345         initpbuf(bp);
 346         return bp;
 347 }
 348
 349 /*
 350  * allocate a physical buffer, if one is available.
 351  *
 352  *      Note that there is no NULL hack here - all subsystems using this
 353  *      call understand how to use pfreecnt.
 354  */
 355 struct buf *
 356 trypbuf(int *pfreecnt)
 357 {
 358         struct buf *bp;
 359
 360         mtx_lock(&pbuf_mtx);
 361         if (*pfreecnt == 0 || (bp = TAILQ_FIRST(&bswlist)) == NULL) {
 362                 mtx_unlock(&pbuf_mtx);
 363                 return NULL;
 364         }
 365         TAILQ_REMOVE(&bswlist, bp, b_freelist);
 366
 367         --*pfreecnt;
 368
 369         mtx_unlock(&pbuf_mtx);
 370
 371         initpbuf(bp);
 372
 373         return bp;
 374 }
 375
 376 /*
 377  * release a physical buffer
 378  *
 379  *      NOTE: pfreecnt can be NULL, but this 'feature' will be removed
 380  *      relatively soon when the rest of the subsystems get smart about it. XXX
 381  */
 382 void
 383 relpbuf(struct buf *bp, int *pfreecnt)
 384 {
 385
 386         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
 387                 crfree(bp->b_rcred);
 388                 bp->b_rcred = NOCRED;
 389         }
 390         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
 391                 crfree(bp->b_wcred);
 392                 bp->b_wcred = NOCRED;
 393         }
 394
 395         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("relpbuf with vp"));
 396         KASSERT(bp->b_bufobj == NULL, ("relpbuf with bufobj"));
 397
 398         BUF_UNLOCK(bp);
 399
 400         mtx_lock(&pbuf_mtx);
 401         TAILQ_INSERT_HEAD(&bswlist, bp, b_freelist);
 402
 403         if (bswneeded) {
 404                 bswneeded = 0;
 405                 wakeup(&bswneeded);
 406         }
 407         if (pfreecnt) {
 408                 if (++*pfreecnt == 1)
 409                         wakeup(pfreecnt);
 410         }
 411         mtx_unlock(&pbuf_mtx);
 412 }
 413
 414 /*
 415  * Associate a p-buffer with a vnode.
 416  *
 417  * Also sets B_PAGING flag to indicate that vnode is not fully associated
 418  * with the buffer.  i.e. the bp has not been linked into the vnode or
 419  * ref-counted.
 420  */
 421 void
 422 pbgetvp(struct vnode *vp, struct buf *bp)
 423 {
 424
 425         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("pbgetvp: not free"));
 426         KASSERT(bp->b_bufobj == NULL, ("pbgetvp: not free (bufobj)"));
 427
 428         bp->b_vp = vp;
 429         bp->b_flags |= B_PAGING;
 430         bp->b_bufobj = &vp->v_bufobj;
 431 }
 432
 433 /*
 434  * Associate a p-buffer with a vnode.
 435  *
 436  * Also sets B_PAGING flag to indicate that vnode is not fully associated
 437  * with the buffer.  i.e. the bp has not been linked into the vnode or
 438  * ref-counted.
 439  */
 440 void
 441 pbgetbo(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
 442 {
 443
 444         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("pbgetbo: not free (vnode)"));
 445         KASSERT(bp->b_bufobj == NULL, ("pbgetbo: not free (bufobj)"));
 446
 447         bp->b_flags |= B_PAGING;
 448         bp->b_bufobj = bo;
 449 }
 450
 451 /*
 452  * Disassociate a p-buffer from a vnode.
 453  */
 454 void
 455 pbrelvp(struct buf *bp)
 456 {
 457
 458         KASSERT(bp->b_vp != NULL, ("pbrelvp: NULL"));
 459         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("pbrelvp: NULL bufobj"));
 460
 461         /* XXX REMOVE ME */
 462         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
 463         if (TAILQ_NEXT(bp, b_bobufs) != NULL) {
 464                 panic(
 465                     "relpbuf(): b_vp was probably reassignbuf()d %p %x",
 466                     bp,
 467                     (int)bp->b_flags
 468                 );
 469         }
 470         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
 471         bp->b_vp = NULL;
 472         bp->b_bufobj = NULL;
 473         bp->b_flags &= ~B_PAGING;
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Disassociate a p-buffer from a bufobj.
 478  */
 479 void
 480 pbrelbo(struct buf *bp)
 481 {
 482
 483         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("pbrelbo: vnode"));
 484         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("pbrelbo: NULL bufobj"));
 485
 486         /* XXX REMOVE ME */
 487         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
 488         if (TAILQ_NEXT(bp, b_bobufs) != NULL) {
 489                 panic(
 490                     "relpbuf(): b_vp was probably reassignbuf()d %p %x",
 491                     bp,
 492                     (int)bp->b_flags
 493                 );
 494         }
 495         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
 496         bp->b_bufobj = NULL;
 497         bp->b_flags &= ~B_PAGING;
 498 }