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/vmmeter.h>
  45 #include <sys/lock.h>
  46 #include <sys/mutex.h>
  47 #include <sys/sched.h>
  48 #include <sys/sysctl.h>
  49 #include <sys/kthread.h>
  50 #include <sys/unistd.h>
  51
  52 #include <vm/vm.h>
  53 #include <vm/vm_page.h>
  54
  55 static int cnt_prezero;
  56 SYSCTL_INT(_vm_stats_misc, OID_AUTO, cnt_prezero, CTLFLAG_RD,
  57     &cnt_prezero, 0, "");
  58
  59 static int idlezero_enable_default = 1;
  60 TUNABLE_INT("vm.idlezero_enable", &idlezero_enable_default);
  61 /* Defer setting the enable flag until the kthread is running. */
  62 static int idlezero_enable = 0;
  63 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_enable, CTLFLAG_RW, &idlezero_enable, 0, "");
  64
  65 static int idlezero_maxrun = 16;
  66 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_maxrun, CTLFLAG_RW, &idlezero_maxrun, 0, "");
  67 TUNABLE_INT("vm.idlezero_maxrun", &idlezero_maxrun);
  68
  69 /*
  70  * Implement the pre-zeroed page mechanism.
  71  */
  72
  73 #define ZIDLE_LO(v)     ((v) * 2 / 3)
  74 #define ZIDLE_HI(v)     ((v) * 4 / 5)
  75
  76 static boolean_t wakeup_needed = FALSE;
  77 static int zero_state;
  78
  79 static int
  80 vm_page_zero_check(void)
  81 {
  82
  83         if (!idlezero_enable)
  84                 return (0);
  85         /*
  86          * Attempt to maintain approximately 1/2 of our free pages in a
  87          * PG_ZERO'd state.   Add some hysteresis to (attempt to) avoid
  88          * generally zeroing a page when the system is near steady-state.
  89          * Otherwise we might get 'flutter' during disk I/O / IPC or
  90          * fast sleeps.  We also do not want to be continuously zeroing
  91          * pages because doing so may flush our L1 and L2 caches too much.
  92          */
  93         if (zero_state && vm_page_zero_count >= ZIDLE_LO(cnt.v_free_count))
  94                 return (0);
  95         if (vm_page_zero_count >= ZIDLE_HI(cnt.v_free_count))
  96                 return (0);
  97         return (1);
  98 }
  99
 100 static void
 101 vm_page_zero_idle(void)
 102 {
 103         static int free_rover;
 104         vm_page_t m;
 105
 106         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
 107         zero_state = 0;
 108         m = vm_pageq_find(PQ_FREE, free_rover, FALSE);
 109         if (m != NULL && (m->flags & PG_ZERO) == 0) {
 110                 vm_pageq_remove_nowakeup(m);
 111                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
 112                 pmap_zero_page_idle(m);
 113                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
 114                 m->flags |= PG_ZERO;
 115                 vm_pageq_enqueue(PQ_FREE + m->pc, m);
 116                 ++vm_page_zero_count;
 117                 ++cnt_prezero;
 118                 if (vm_page_zero_count >= ZIDLE_HI(cnt.v_free_count))
 119                         zero_state = 1;
 120         }
 121         free_rover = (free_rover + PQ_PRIME2) & PQ_COLORMASK;
 122 }
 123
 124 /* Called by vm_page_free to hint that a new page is available. */
 125 void
 126 vm_page_zero_idle_wakeup(void)
 127 {
 128
 129         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
 130         if (wakeup_needed && vm_page_zero_check()) {
 131                 wakeup_needed = FALSE;
 132                 wakeup(&zero_state);
 133         }
 134 }
 135
 136 static void
 137 vm_pagezero(void __unused *arg)
 138 {
 139
 140         idlezero_enable = idlezero_enable_default;
 141
 142         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
 143         for (;;) {
 144                 if (vm_page_zero_check()) {
 145                         vm_page_zero_idle();
 146 #ifndef PREEMPTION
 147                         if (sched_runnable()) {
 148                                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
 149                                 mi_switch(SW_VOL, NULL);
 150                                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 151                         }
 152 #endif
 153                 } else {
 154                         wakeup_needed = TRUE;
 155                         msleep(&zero_state, &vm_page_queue_free_mtx, 0,
 156                             "pgzero", hz * 300);
 157                 }
 158         }
 159 }
 160
 161 static struct proc *pagezero_proc;
 162
 163 static void
 164 pagezero_start(void __unused *arg)
 165 {
 166         int error;
 167         struct thread *td;
 168
 169         error = kthread_create(vm_pagezero, NULL, &pagezero_proc, RFSTOPPED, 0,
 170             "pagezero");
 171         if (error)
 172                 panic("pagezero_start: error %d\n", error);
 173         /*
 174          * We're an idle task, don't count us in the load.
 175          */
 176         PROC_LOCK(pagezero_proc);
 177         pagezero_proc->p_flag |= P_NOLOAD;
 178         PROC_UNLOCK(pagezero_proc);
 179         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 180         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(pagezero_proc);
 181         sched_class(td, PRI_IDLE);
 182         sched_prio(td, PRI_MAX_IDLE);
 183         sched_add(td, SRQ_BORING);
 184         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 185 }
 186 SYSINIT(pagezero, SI_SUB_KTHREAD_VM, SI_ORDER_ANY, pagezero_start, NULL)