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/vm_param.h>
  59 #include <vm/swap_pager.h>
  60
  61 /*
  62  * Indirect driver for multi-controller paging.
  63  */
  64
  65 #ifndef NSWAPDEV
  66 #define NSWAPDEV        4
  67 #endif
  68 static struct swdevt should_be_malloced[NSWAPDEV];
  69 struct swdevt *swdevt = should_be_malloced;
  70 static int nswap;               /* first block after the interleaved devs */
  71 int nswdev = NSWAPDEV;
  72 int vm_swap_size;
  73
  74 static int swapdev_strategy __P((struct vop_strategy_args *ap));
  75 struct vnode *swapdev_vp;
  76
  77 /*
  78  *      swapdev_strategy:
  79  *
  80  *      VOP_STRATEGY() for swapdev_vp.
  81  *      Perform swap strategy interleave device selection.
  82  *
  83  *      The bp is expected to be locked and *not* B_DONE on call.
  84  */
  85
  86 static int
  87 swapdev_strategy(ap)
  88         struct vop_strategy_args /* {
  89                 struct vnode *a_vp;
  90                 struct buf *a_bp;
  91         } */ *ap;
  92 {
  93         int s, sz, off, seg, index;
  94         struct swdevt *sp;
  95         struct vnode *vp;
  96         struct buf *bp;
  97
  98         bp = ap->a_bp;
  99         sz = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
 100
 101         /*
 102          * Convert interleaved swap into per-device swap.  Note that
 103          * the block size is left in PAGE_SIZE'd chunks (for the newswap)
 104          * here.
 105          */
 106         if (nswdev > 1) {
 107                 off = bp->b_blkno % dmmax;
 108                 if (off + sz > dmmax) {
 109                         bp->b_error = EINVAL;
 110                         bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
 111                         bufdone(bp);
 112                         return 0;
 113                 }
 114                 seg = bp->b_blkno / dmmax;
 115                 index = seg % nswdev;
 116                 seg /= nswdev;
 117                 bp->b_blkno = seg * dmmax + off;
 118         } else {
 119                 index = 0;
 120         }
 121         sp = &swdevt[index];
 122         if (bp->b_blkno + sz > sp->sw_nblks) {
 123                 bp->b_error = EINVAL;
 124                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
 125                 bufdone(bp);
 126                 return 0;
 127         }
 128         bp->b_dev = sp->sw_device;
 129         if (sp->sw_vp == NULL) {
 130                 bp->b_error = ENODEV;
 131                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
 132                 bufdone(bp);
 133                 return 0;
 134         }
 135
 136         /*
 137          * Convert from PAGE_SIZE'd to DEV_BSIZE'd chunks for the actual I/O
 138          */
 139         bp->b_blkno = ctodb(bp->b_blkno);
 140
 141         vhold(sp->sw_vp);
 142         s = splvm();
 143         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE) {
 144                 vp = bp->b_vp;
 145                 if (vp) {
 146                         vp->v_numoutput--;
 147                         if ((vp->v_flag & VBWAIT) && vp->v_numoutput <= 0) {
 148                                 vp->v_flag &= ~VBWAIT;
 149                                 wakeup(&vp->v_numoutput);
 150                         }
 151                 }
 152                 sp->sw_vp->v_numoutput++;
 153         }
 154         pbreassignbuf(bp, sp->sw_vp);
 155         splx(s);
 156         BUF_STRATEGY(bp);
 157         return 0;
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Create a special vnode op vector for swapdev_vp - we only use
 162  * VOP_STRATEGY(), everything else returns an error.
 163  */
 164 vop_t **swapdev_vnodeop_p;
 165 static struct vnodeopv_entry_desc swapdev_vnodeop_entries[] = {
 166         { &vop_default_desc,            (vop_t *) vop_defaultop },
 167         { &vop_strategy_desc,           (vop_t *) swapdev_strategy },
 168         { NULL, NULL }
 169 };
 170 static struct vnodeopv_desc swapdev_vnodeop_opv_desc =
 171         { &swapdev_vnodeop_p, swapdev_vnodeop_entries };
 172
 173 VNODEOP_SET(swapdev_vnodeop_opv_desc);
 174
 175 /*
 176  * System call swapon(name) enables swapping on device name,
 177  * which must be in the swdevsw.  Return EBUSY
 178  * if already swapping on this device.
 179  */
 180 #ifndef _SYS_SYSPROTO_H_
 181 struct swapon_args {
 182         char *name;
 183 };
 184 #endif
 185
 186 /*
 187  * MPSAFE
 188  */
 189 /* ARGSUSED */
 190 int
 191 swapon(td, uap)
 192         struct thread *td;
 193         struct swapon_args *uap;
 194 {
 195         struct vattr attr;
 196         struct vnode *vp;
 197         struct nameidata nd;
 198         int error;
 199
 200         mtx_lock(&Giant);
 201         error = suser_td(td);
 202         if (error)
 203                 goto done2;
 204
 205         /*
 206          * Swap metadata may not fit in the KVM if we have physical
 207          * memory of >1GB.
 208          */
 209         if (swap_zone == NULL) {
 210                 error = ENOMEM;
 211                 goto done2;
 212         }
 213
 214         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW, UIO_USERSPACE, uap->name, td);
 215         error = namei(&nd);
 216         if (error)
 217                 goto done2;
 218
 219         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
 220         vp = nd.ni_vp;
 221
 222         if (vn_isdisk(vp, &error))
 223                 error = swaponvp(td, vp, vp->v_rdev, 0);
 224         else if (vp->v_type == VREG && vp->v_tag == VT_NFS &&
 225             (error = VOP_GETATTR(vp, &attr, td->td_proc->p_ucred, td)) == 0) {
 226                 /*
 227                  * Allow direct swapping to NFS regular files in the same
 228                  * way that nfs_mountroot() sets up diskless swapping.
 229                  */
 230                 error = swaponvp(td, vp, NODEV, attr.va_size / DEV_BSIZE);
 231         }
 232
 233         if (error)
 234                 vrele(vp);
 235 done2:
 236         mtx_unlock(&Giant);
 237         return (error);
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Swfree(index) frees the index'th portion of the swap map.
 242  * Each of the nswdev devices provides 1/nswdev'th of the swap
 243  * space, which is laid out with blocks of dmmax pages circularly
 244  * among the devices.
 245  *
 246  * The new swap code uses page-sized blocks.  The old swap code used
 247  * DEV_BSIZE'd chunks.
 248  *
 249  * XXX locking when multiple swapon's run in parallel
 250  */
 251 int
 252 swaponvp(td, vp, dev, nblks)
 253         struct thread *td;
 254         struct vnode *vp;
 255         dev_t dev;
 256         u_long nblks;
 257 {
 258         int index;
 259         struct swdevt *sp;
 260         swblk_t vsbase;
 261         long blk;
 262         swblk_t dvbase;
 263         int error;
 264         u_long aligned_nblks;
 265         struct proc *p = td->td_proc;
 266
 267         if (!swapdev_vp) {
 268                 error = getnewvnode(VT_NON, NULL, swapdev_vnodeop_p,
 269                     &swapdev_vp);
 270                 if (error)
 271                         panic("Cannot get vnode for swapdev");
 272                 swapdev_vp->v_type = VNON;      /* Untyped */
 273         }
 274
 275         ASSERT_VOP_UNLOCKED(vp, "swaponvp");
 276         for (sp = swdevt, index = 0 ; index < nswdev; index++, sp++) {
 277                 if (sp->sw_vp == vp)
 278                         return EBUSY;
 279                 if (!sp->sw_vp)
 280                         goto found;
 281
 282         }
 283         return EINVAL;
 284     found:
 285         (void) vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY, td);
 286         error = VOP_OPEN(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, td);
 287         (void) VOP_UNLOCK(vp, 0, td);
 288         if (error)
 289                 return (error);
 290
 291         if (nblks == 0 && dev != NODEV && (devsw(dev)->d_psize == 0 ||
 292             (nblks = (*devsw(dev)->d_psize) (dev)) == -1)) {
 293                 (void) VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, td);
 294                 return (ENXIO);
 295         }
 296         if (nblks == 0) {
 297                 (void) VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, td);
 298                 return (ENXIO);
 299         }
 300
 301         /*
 302          * If we go beyond this, we get overflows in the radix
 303          * tree bitmap code.
 304          */
 305         if (nblks > 0x40000000 / BLIST_META_RADIX / nswdev) {
 306                 printf("exceeded maximum of %d blocks per swap unit\n",
 307                         0x40000000 / BLIST_META_RADIX / nswdev);
 308                 (void) VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, p->p_ucred, td);
 309                 return (ENXIO);
 310         }
 311         /*
 312          * nblks is in DEV_BSIZE'd chunks, convert to PAGE_SIZE'd chunks.
 313          * First chop nblks off to page-align it, then convert.
 314          *
 315          * sw->sw_nblks is in page-sized chunks now too.
 316          */
 317         nblks &= ~(ctodb(1) - 1);
 318         nblks = dbtoc(nblks);
 319
 320         sp->sw_vp = vp;
 321         sp->sw_dev = dev2udev(dev);
 322         sp->sw_device = dev;
 323         sp->sw_flags |= SW_FREED;
 324         sp->sw_nblks = nblks;
 325         sp->sw_used = 0;
 326
 327         /*
 328          * nblks, nswap, and dmmax are PAGE_SIZE'd parameters now, not
 329          * DEV_BSIZE'd.   aligned_nblks is used to calculate the
 330          * size of the swap bitmap, taking into account the stripe size.
 331          */
 332         aligned_nblks = (nblks + (dmmax - 1)) & ~(u_long)(dmmax - 1);
 333
 334         if (aligned_nblks * nswdev > nswap)
 335                 nswap = aligned_nblks * nswdev;
 336
 337         if (swapblist == NULL)
 338                 swapblist = blist_create(nswap);
 339         else
 340                 blist_resize(&swapblist, nswap, 0);
 341
 342         for (dvbase = dmmax; dvbase < nblks; dvbase += dmmax) {
 343                 blk = min(nblks - dvbase, dmmax);
 344                 vsbase = index * dmmax + dvbase * nswdev;
 345                 blist_free(swapblist, vsbase, blk);
 346                 vm_swap_size += blk;
 347         }
 348
 349         return (0);
 350 }
 351
 352 static int
 353 sysctl_vm_swap_info(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 354 {
 355         int     *name = (int *)arg1;
 356         int     error, i, n;
 357         struct xswdev xs;
 358         struct swdevt *sp;
 359
 360         if (arg2 != 1) /* name length */
 361                 return (EINVAL);
 362
 363         for (sp = swdevt, i = 0, n = 0 ; i < nswdev; i++, sp++) {
 364                 if (sp->sw_vp) {
 365                         if (n == *name) {
 366                                 xs.xsw_version = XSWDEV_VERSION;
 367                                 xs.xsw_dev = sp->sw_dev;
 368                                 xs.xsw_flags = sp->sw_flags;
 369                                 xs.xsw_nblks = sp->sw_nblks;
 370                                 xs.xsw_used = sp->sw_used;
 371
 372                                 error = SYSCTL_OUT(req, &xs, sizeof(xs));
 373                                 return (error);
 374                         }
 375                         n++;
 376                 }
 377
 378         }
 379         return (ENOENT);
 380 }
 381
 382 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, swap_info, CTLFLAG_RD, sysctl_vm_swap_info,
 383     "Swap statistics by device");