sys/vm/vm_swap.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  14  *    must display the following acknowledgement:
  15  *      This product includes software developed by the University of
  16  *      California, Berkeley and its contributors.
  17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  19  *    without specific prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  *
  33  *      @(#)vm_swap.c   8.5 (Berkeley) 2/17/94
  34  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #include "opt_swap.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/sysproto.h>
  42 #include <sys/bio.h>
  43 #include <sys/buf.h>
  44 #include <sys/proc.h>
  45 #include <sys/namei.h>
  46 #include <sys/dmap.h>           /* XXX */
  47 #include <sys/vnode.h>
  48 #include <sys/fcntl.h>
  49 #include <sys/blist.h>
  50 #include <sys/kernel.h>
  51 #include <sys/lock.h>
  52 #include <sys/conf.h>
  53 #include <sys/stat.h>
  54 #include <sys/sysctl.h>
  55 #include <vm/vm.h>
  56 #include <vm/vm_extern.h>
  57 #include <vm/vm_zone.h>
  58 #include <vm/swap_pager.h>
  59
  60 /*
  61  * Indirect driver for multi-controller paging.
  62  */
  63
  64 #ifndef NSWAPDEV
  65 #define NSWAPDEV        4
  66 #endif
  67 static struct swdevt should_be_malloced[NSWAPDEV];
  68 struct swdevt *swdevt = should_be_malloced;
  69 static int nswap;               /* first block after the interleaved devs */
  70 int nswdev = NSWAPDEV;
  71 int vm_swap_size;
  72 static int ncswdev = 0;         /* # of configured swap devs */
  73 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, nswapdev, CTLFLAG_RD,
  74    &ncswdev, 0, "Number of swap devices");
  75
  76 static int swapdev_strategy __P((struct vop_strategy_args *ap));
  77 struct vnode *swapdev_vp;
  78
  79 /*
  80  *      swapdev_strategy:
  81  *
  82  *      VOP_STRATEGY() for swapdev_vp.
  83  *      Perform swap strategy interleave device selection.
  84  *
  85  *      The bp is expected to be locked and *not* B_DONE on call.
  86  */
  87
  88 static int
  89 swapdev_strategy(ap)
  90         struct vop_strategy_args /* {
  91                 struct vnode *a_vp;
  92                 struct buf *a_bp;
  93         } */ *ap;
  94 {
  95         int s, sz, off, seg, index;
  96         register struct swdevt *sp;
  97         struct vnode *vp;
  98         struct buf *bp;
  99
 100         bp = ap->a_bp;
 101         sz = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
 102
 103         /*
 104          * Convert interleaved swap into per-device swap.  Note that
 105          * the block size is left in PAGE_SIZE'd chunks (for the newswap)
 106          * here.
 107          */
 108         if (nswdev > 1) {
 109                 off = bp->b_blkno % dmmax;
 110                 if (off + sz > dmmax) {
 111                         bp->b_error = EINVAL;
 112                         bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
 113                         bufdone(bp);
 114                         return 0;
 115                 }
 116                 seg = bp->b_blkno / dmmax;
 117                 index = seg % nswdev;
 118                 seg /= nswdev;
 119                 bp->b_blkno = seg * dmmax + off;
 120         } else {
 121                 index = 0;
 122         }
 123         sp = &swdevt[index];
 124         if (bp->b_blkno + sz > sp->sw_nblks) {
 125                 bp->b_error = EINVAL;
 126                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
 127                 bufdone(bp);
 128                 return 0;
 129         }
 130         bp->b_dev = sp->sw_device;
 131         if (sp->sw_vp == NULL) {
 132                 bp->b_error = ENODEV;
 133                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
 134                 bufdone(bp);
 135                 return 0;
 136         }
 137
 138         /*
 139          * Convert from PAGE_SIZE'd to DEV_BSIZE'd chunks for the actual I/O
 140          */
 141         bp->b_blkno = ctodb(bp->b_blkno);
 142
 143         vhold(sp->sw_vp);
 144         s = splvm();
 145         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE) {
 146                 vp = bp->b_vp;
 147                 if (vp) {
 148                         vp->v_numoutput--;
 149                         if ((vp->v_flag & VBWAIT) && vp->v_numoutput <= 0) {
 150                                 vp->v_flag &= ~VBWAIT;
 151                                 wakeup(&vp->v_numoutput);
 152                         }
 153                 }
 154                 sp->sw_vp->v_numoutput++;
 155         }
 156         pbreassignbuf(bp, sp->sw_vp);
 157         splx(s);
 158         BUF_STRATEGY(bp);
 159         return 0;
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Create a special vnode op vector for swapdev_vp - we only use
 164  * VOP_STRATEGY(), everything else returns an error.
 165  */
 166 vop_t **swapdev_vnodeop_p;
 167 static struct vnodeopv_entry_desc swapdev_vnodeop_entries[] = {
 168         { &vop_default_desc,            (vop_t *) vop_defaultop },
 169         { &vop_strategy_desc,           (vop_t *) swapdev_strategy },
 170         { NULL, NULL }
 171 };
 172 static struct vnodeopv_desc swapdev_vnodeop_opv_desc =
 173         { &swapdev_vnodeop_p, swapdev_vnodeop_entries };
 174
 175 VNODEOP_SET(swapdev_vnodeop_opv_desc);
 176
 177 /*
 178  * System call swapon(name) enables swapping on device name,
 179  * which must be in the swdevsw.  Return EBUSY
 180  * if already swapping on this device.
 181  */
 182 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 183 struct swapon_args {
 184         char *name;
 185 };
 186 #endif
 187
 188 /* ARGSUSED */
 189 int
 190 swapon(p, uap)
 191         struct proc *p;
 192         struct swapon_args *uap;
 193 {
 194         register struct vnode *vp;
 195         struct nameidata nd;
 196         int error;
 197
 198         error = suser(p);
 199         if (error)
 200                 return (error);
 201
 202         /*
 203          * Swap metadata may not fit in the KVM if we have physical
 204          * memory of >1GB.
 205          */
 206         if (swap_zone == NULL)
 207                 return (ENOMEM);
 208
 209         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW, UIO_USERSPACE, uap->name, p);
 210         error = namei(&nd);
 211         if (error)
 212                 return (error);
 213
 214         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
 215         vp = nd.ni_vp;
 216
 217         vn_isdisk(vp, &error);
 218
 219         if (!error)
 220                 error = swaponvp(p, vp, vp->v_rdev, 0);
 221
 222         if (error)
 223                 vrele(vp);
 224
 225         return (error);
 226 }
 227
 228 /*
 229  * Swfree(index) frees the index'th portion of the swap map.
 230  * Each of the nswdev devices provides 1/nswdev'th of the swap
 231  * space, which is laid out with blocks of dmmax pages circularly
 232  * among the devices.
 233  *
 234  * The new swap code uses page-sized blocks.  The old swap code used
 235  * DEV_BSIZE'd chunks.
 236  *
 237  * XXX locking when multiple swapon's run in parallel
 238  */
 239 int
 240 swaponvp(p, vp, dev, nblks)
 241         struct proc *p;
 242         struct vnode *vp;
 243         dev_t dev;
 244         u_long nblks;
 245 {
 246         int index;
 247         register struct swdevt *sp;
 248         register swblk_t vsbase;
 249         register long blk;
 250         swblk_t dvbase;
 251         int error;
 252         u_long aligned_nblks;
 253         struct sysctl_oid *oid;
 254         char name[11];
 255
 256         if (!swapdev_vp) {
 257                 error = getnewvnode(VT_NON, NULL, swapdev_vnodeop_p,
 258                     &swapdev_vp);
 259                 if (error)
 260                         panic("Cannot get vnode for swapdev");
 261                 swapdev_vp->v_type = VNON;      /* Untyped */
 262         }
 263
 264         ASSERT_VOP_UNLOCKED(vp, "swaponvp");
 265         for (sp = swdevt, index = 0 ; index < nswdev; index++, sp++) {
 266                 if (sp->sw_vp == vp)
 267                         return EBUSY;
 268                 if (!sp->sw_vp)
 269                         goto found;
 270
 271         }
 272         return EINVAL;
 273     found:
 274         (void) vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY, p);
 275         error = VOP_OPEN(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, p);
 276         (void) VOP_UNLOCK(vp, 0, p);
 277         if (error)
 278                 return (error);
 279
 280         if (nblks == 0 && dev != NODEV && (devsw(dev)->d_psize == 0 ||
 281             (nblks = (*devsw(dev)->d_psize) (dev)) == -1)) {
 282                 (void) VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, p);
 283                 return (ENXIO);
 284         }
 285         if (nblks == 0) {
 286                 (void) VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, p);
 287                 return (ENXIO);
 288         }
 289
 290         /*
 291          * If we go beyond this, we get overflows in the radix
 292          * tree bitmap code.
 293          */
 294         if (nblks > 0x40000000 / BLIST_META_RADIX / nswdev) {
 295                 printf("exceeded maximum of %d blocks per swap unit\n",
 296                         0x40000000 / BLIST_META_RADIX / nswdev);
 297                 (void) VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, p);
 298                 return (ENXIO);
 299         }
 300         /*
 301          * nblks is in DEV_BSIZE'd chunks, convert to PAGE_SIZE'd chunks.
 302          * First chop nblks off to page-align it, then convert.
 303          *
 304          * sw->sw_nblks is in page-sized chunks now too.
 305          */
 306         nblks &= ~(ctodb(1) - 1);
 307         nblks = dbtoc(nblks);
 308
 309         sp->sw_vp = vp;
 310         sp->sw_dev = dev2udev(dev);
 311         sp->sw_device = dev;
 312         sp->sw_flags |= SW_FREED;
 313         sp->sw_nblks = nblks;
 314         sp->sw_used = 0;
 315
 316         /*
 317          * nblks, nswap, and dmmax are PAGE_SIZE'd parameters now, not
 318          * DEV_BSIZE'd.   aligned_nblks is used to calculate the
 319          * size of the swap bitmap, taking into account the stripe size.
 320          */
 321         aligned_nblks = (nblks + (dmmax - 1)) & ~(u_long)(dmmax - 1);
 322
 323         if (aligned_nblks * nswdev > nswap)
 324                 nswap = aligned_nblks * nswdev;
 325
 326         if (swapblist == NULL)
 327                 swapblist = blist_create(nswap);
 328         else
 329                 blist_resize(&swapblist, nswap, 0);
 330
 331         for (dvbase = dmmax; dvbase < nblks; dvbase += dmmax) {
 332                 blk = min(nblks - dvbase, dmmax);
 333                 vsbase = index * dmmax + dvbase * nswdev;
 334                 blist_free(swapblist, vsbase, blk);
 335                 vm_swap_size += blk;
 336         }
 337         /*
 338          * Add sysctl entries for new swap area. XXX: if some day swap devices
 339          * can be removed, add an oid member to swdevt.
 340          */
 341         if (snprintf(name, sizeof(name), "swapdev%d", ncswdev) < sizeof(name)) {
 342                 oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_vm),
 343                     OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, NULL, "Swap device stats");
 344                 if (oid != NULL) {
 345                         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
 346                             "flags", CTLFLAG_RD, &sp->sw_flags, 0, "Flags");
 347                         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
 348                             "nblks", CTLFLAG_RD, &sp->sw_nblks, 0,
 349                             "Number of blocks");
 350                         SYSCTL_ADD_INT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
 351                             "used", CTLFLAG_RD, &sp->sw_used, 0,
 352                             "Number of blocks in use");
 353                         SYSCTL_ADD_OPAQUE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
 354                             "dev", CTLFLAG_RD, &sp->sw_dev, sizeof(sp->sw_dev),
 355                             "T,dev_t", "Device");
 356                 }
 357         } else
 358                 printf("XXX: swaponvp() name buffer too small!\n");
 359         ncswdev++;
 360
 361         return (0);
 362 }