sys/vm/vm_zeroidle.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1994 John Dyson
   3  * Copyright (c) 2001 Matt Dillon
   4  *
   5  * All Rights Reserved.
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  15  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  16  *    without specific prior written permission.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS
  19  * OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
  20  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY
  22  * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE
  24  * GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  25  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  26  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  27  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  28  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  29  *
  30  *      from: @(#)vm_machdep.c  7.3 (Berkeley) 5/13/91
  31  *      Utah $Hdr: vm_machdep.c 1.16.1.1 89/06/23$
  32  * from: FreeBSD: .../i386/vm_machdep.c,v 1.165 2001/07/04 23:27:04 dillon
  33  */
  34
  35 #include <sys/cdefs.h>
  36 __FBSDID("$FreeBSD$");
  37
  38 #include <opt_sched.h>
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/systm.h>
  42 #include <sys/kernel.h>
  43 #include <sys/proc.h>
  44 #include <sys/resourcevar.h>
  45 #include <sys/vmmeter.h>
  46 #include <sys/lock.h>
  47 #include <sys/mutex.h>
  48 #include <sys/sched.h>
  49 #include <sys/sysctl.h>
  50 #include <sys/kthread.h>
  51 #include <sys/unistd.h>
  52
  53 #include <vm/vm.h>
  54 #include <vm/vm_page.h>
  55
  56 SYSCTL_DECL(_vm_stats_misc);
  57
  58 static int cnt_prezero;
  59 SYSCTL_INT(_vm_stats_misc, OID_AUTO, cnt_prezero, CTLFLAG_RD,
  60     &cnt_prezero, 0, "");
  61
  62 static int idlezero_enable_default = 1;
  63 TUNABLE_INT("vm.idlezero_enable", &idlezero_enable_default);
  64 /* Defer setting the enable flag until the kthread is running. */
  65 static int idlezero_enable = 0;
  66 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_enable, CTLFLAG_RW, &idlezero_enable, 0, "");
  67
  68 static int idlezero_maxrun = 16;
  69 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_maxrun, CTLFLAG_RW, &idlezero_maxrun, 0, "");
  70 TUNABLE_INT("vm.idlezero_maxrun", &idlezero_maxrun);
  71
  72 /*
  73  * Implement the pre-zeroed page mechanism.
  74  */
  75
  76 #define ZIDLE_LO(v)     ((v) * 2 / 3)
  77 #define ZIDLE_HI(v)     ((v) * 4 / 5)
  78
  79 static boolean_t wakeup_needed = FALSE;
  80 static int zero_state;
  81
  82 static int
  83 vm_page_zero_check(void)
  84 {
  85
  86         if (!idlezero_enable)
  87                 return (0);
  88         /*
  89          * Attempt to maintain approximately 1/2 of our free pages in a
  90          * PG_ZERO'd state.   Add some hysteresis to (attempt to) avoid
  91          * generally zeroing a page when the system is near steady-state.
  92          * Otherwise we might get 'flutter' during disk I/O / IPC or
  93          * fast sleeps.  We also do not want to be continuously zeroing
  94          * pages because doing so may flush our L1 and L2 caches too much.
  95          */
  96         if (zero_state && vm_page_zero_count >= ZIDLE_LO(cnt.v_free_count))
  97                 return (0);
  98         if (vm_page_zero_count >= ZIDLE_HI(cnt.v_free_count))
  99                 return (0);
 100         return (1);
 101 }
 102
 103 static int
 104 vm_page_zero_idle(void)
 105 {
 106         static int free_rover;
 107         vm_page_t m;
 108
 109         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
 110         zero_state = 0;
 111         m = vm_pageq_find(PQ_FREE, free_rover, FALSE);
 112         if (m != NULL && (m->flags & PG_ZERO) == 0) {
 113                 vm_pageq_remove_nowakeup(m);
 114                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
 115                 pmap_zero_page_idle(m);
 116                 mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
 117                 m->flags |= PG_ZERO;
 118                 vm_pageq_enqueue(PQ_FREE + m->pc, m);
 119                 ++vm_page_zero_count;
 120                 ++cnt_prezero;
 121                 if (vm_page_zero_count >= ZIDLE_HI(cnt.v_free_count))
 122                         zero_state = 1;
 123         }
 124         free_rover = (free_rover + PQ_PRIME2) & PQ_L2_MASK;
 125         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
 126         return (1);
 127 }
 128
 129 /* Called by vm_page_free to hint that a new page is available. */
 130 void
 131 vm_page_zero_idle_wakeup(void)
 132 {
 133
 134         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
 135         if (wakeup_needed && vm_page_zero_check()) {
 136                 wakeup_needed = FALSE;
 137                 wakeup(&zero_state);
 138         }
 139 }
 140
 141 static void
 142 vm_pagezero(void __unused *arg)
 143 {
 144         struct thread *td;
 145
 146         td = curthread;
 147         idlezero_enable = idlezero_enable_default;
 148
 149         for (;;) {
 150                 if (vm_page_zero_check()) {
 151                         vm_page_zero_idle();
 152 #ifndef PREEMPTION
 153                         if (sched_runnable()) {
 154                                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 155                                 mi_switch(SW_VOL, NULL);
 156                                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 157                         }
 158 #endif
 159                 } else {
 160                         vm_page_lock_queues();
 161                         wakeup_needed = TRUE;
 162                         msleep(&zero_state, &vm_page_queue_mtx,
 163                             PDROP | td->td_priority, "pgzero", hz * 300);
 164                 }
 165         }
 166 }
 167
 168 static struct proc *pagezero_proc;
 169
 170 static void
 171 pagezero_start(void __unused *arg)
 172 {
 173         int error;
 174         struct thread *td;
 175
 176         error = kthread_create(vm_pagezero, NULL, &pagezero_proc, RFSTOPPED, 0,
 177             "pagezero");
 178         if (error)
 179                 panic("pagezero_start: error %d\n", error);
 180         /*
 181          * We're an idle task, don't count us in the load.
 182          */
 183         PROC_LOCK(pagezero_proc);
 184         pagezero_proc->p_flag |= P_NOLOAD;
 185         PROC_UNLOCK(pagezero_proc);
 186         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 187         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(pagezero_proc);
 188         sched_class(td->td_ksegrp, PRI_IDLE);
 189         sched_prio(td, PRI_MAX_IDLE);
 190         setrunqueue(td, SRQ_BORING);
 191         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 192 }
 193 SYSINIT(pagezero, SI_SUB_KTHREAD_VM, SI_ORDER_ANY, pagezero_start, NULL)