share/man/man9/vm_map.9

   1 .\"
   2 .\" Copyright (c) 2003 Bruce M Simpson <bms@spc.org>
   3 .\" 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 .\"
  14 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24 .\" SUCH DAMAGE.
  25 .\"
  26 .\" $FreeBSD$
  27 .\"
  28 .Dd July 9, 2011
  29 .Dt VM_MAP 9
  30 .Os
  31 .Sh NAME
  32 .Nm vm_map
  33 .Nd virtual address space portion of virtual memory subsystem
  34 .Sh SYNOPSIS
  35 .In sys/param.h
  36 .In vm/vm.h
  37 .In vm/vm_map.h
  38 .Sh DESCRIPTION
  39 The
  40 .Nm
  41 subsystem is used to manage virtual address spaces.
  42 This section describes the main data structures used within the code.
  43 .Pp
  44 The
  45 .Vt "struct vm_map"
  46 is a generic representation of an address space.
  47 This address space may belong to a user process or the kernel.
  48 The kernel actually uses several maps, which are maintained as
  49 subordinate maps, created using the
  50 .Xr vm_map_submap 9
  51 function.
  52 .Bd -literal -offset indent
  53 struct vm_map {
  54         struct vm_map_entry header;
  55         struct sx lock;
  56         struct mtx system_mtx;
  57         int nentries;
  58         vm_size_t size;
  59         u_int timestamp;
  60         u_char needs_wakeup;
  61         u_char system_map;
  62         vm_flags_t flags;
  63         vm_map_entry_t root;
  64         pmap_t pmap;
  65 #define min_offset      header.start
  66 #define max_offset      header.end
  67 };
  68 .Ed
  69 .Pp
  70 The fields of
  71 .Vt struct vm_map
  72 are as follows:
  73 .Bl -tag -width ".Va needs_wakeup"
  74 .It Va header
  75 Head node of a circular, doubly linked list of
  76 .Vt struct vm_map_entry
  77 objects.
  78 Each object defines a particular region within this map's address space.
  79 .It Va lock
  80 Used to serialize access to the structure.
  81 .It Va system_mtx
  82 A mutex which is used if the map is a system map.
  83 .It Va nentries
  84 A count of the members in use within the circular map entry list.
  85 .It Va size
  86 Specifies the size of the virtual address space.
  87 .It Va timestamp
  88 Used to determine if the map has changed since its last access.
  89 .It Va needs_wakeup
  90 Indicates if a thread is waiting for an allocation within the map.
  91 Used only by system maps.
  92 .It Va system_map
  93 Set to TRUE to indicate that map is a system map; otherwise, it belongs
  94 to a user process.
  95 .It Va flags
  96 Map flags, described below.
  97 .It Va root
  98 Root node of a binary search tree used for fast lookup of map entries.
  99 .It Va pmap
 100 Pointer to the underlying physical map with which this virtual map
 101 is associated.
 102 .It Va min_offset
 103 The minimum
 104 .Vt vm_offset_t
 105 in this map.
 106 Programs should never use
 107 .Va header.start
 108 or
 109 .Va header.end
 110 directly, use
 111 .Va min_offset
 112 and
 113 .Va max_offset
 114 instead.
 115 .It Va max_offset
 116 The maximum
 117 .Vt vm_offset_t
 118 in this map.
 119 .El
 120 .Pp
 121 There is one possible map flag:
 122 .Bl -tag -width ".Dv MAP_PREFAULT_MADVISE"
 123 .It Dv MAP_WIREFUTURE
 124 Wire all future pages in this map.
 125 .El
 126 .Pp
 127 The following flags can be passed to
 128 .Xr vm_map_find 9
 129 and
 130 .Xr vm_map_insert 9
 131 to specify the copy-on-write properties of regions within the map:
 132 .Bl -tag -width ".Dv MAP_PREFAULT_MADVISE"
 133 .It Dv MAP_COPY_ON_WRITE
 134 The mapping is copy-on-write.
 135 .It Dv MAP_NOFAULT
 136 The mapping should not generate page faults.
 137 .It Dv MAP_PREFAULT
 138 The mapping should be prefaulted into physical memory.
 139 .It Dv MAP_PREFAULT_PARTIAL
 140 The mapping should be partially prefaulted into physical memory.
 141 .It Dv MAP_DISABLE_SYNCER
 142 Do not periodically flush dirty pages; only flush them when absolutely
 143 necessary.
 144 .It Dv MAP_DISABLE_COREDUMP
 145 Do not include the mapping in a core dump.
 146 .It Dv MAP_PREFAULT_MADVISE
 147 Specify that the request is from a user process calling
 148 .Xr madvise 2 .
 149 .It Dv MAP_ACC_CHARGED
 150 Region is already charged to the requestor by some means.
 151 .It Dv MAP_ACC_NO_CHARGE
 152 Do not charge for allocated region.
 153 .El
 154 .Pp
 155 The
 156 .Vt struct vm_map_entry
 157 is a generic representation of a region.
 158 The region managed by each entry is associated with a
 159 .Vt union vm_map_object ,
 160 described below.
 161 .Bd -literal -offset indent
 162 struct vm_map_entry {
 163         struct vm_map_entry *prev;
 164         struct vm_map_entry *next;
 165         struct vm_map_entry *left;
 166         struct vm_map_entry *right;
 167         vm_offset_t start;
 168         vm_offset_t end;
 169         vm_offset_t avail_ssize;
 170         vm_size_t adj_free;
 171         vm_size_t max_free;
 172         union vm_map_object object;
 173         vm_ooffset_t offset;
 174         vm_eflags_t eflags;
 175         /* Only in task maps: */
 176         vm_prot_t protection;
 177         vm_prot_t max_protection;
 178         vm_inherit_t inheritance;
 179         int wired_count;
 180         vm_pindex_t lastr;
 181 };
 182 .Ed
 183 .Pp
 184 The fields of
 185 .Vt struct vm_map_entry
 186 are as follows:
 187 .Bl -tag -width ".Va avail_ssize"
 188 .It Va prev
 189 Pointer to the previous node in a doubly-linked, circular list.
 190 .It Va next
 191 Pointer to the next node in a doubly-linked, circular list.
 192 .It Va left
 193 Pointer to the left node in a binary search tree.
 194 .It Va right
 195 Pointer to the right node in a binary search tree.
 196 .It Va start
 197 Lower address bound of this entry's region.
 198 .It Va end
 199 Upper address bound of this entry's region.
 200 .It Va avail_ssize
 201 If the entry is for a process stack, specifies how much the entry can grow.
 202 .It Va adj_free
 203 The amount of free, unmapped address space adjacent to and immediately
 204 following this map entry.
 205 .It Va max_free
 206 The maximum amount of contiguous free space in this map entry's subtree.
 207 .It Va object
 208 Pointer to the
 209 .Vt struct vm_map_object
 210 with which this entry is associated.
 211 .It Va offset
 212 Offset within the
 213 .Va object
 214 which is mapped from
 215 .Va start
 216 onwards.
 217 .It Va eflags
 218 Flags applied to this entry, described below.
 219 .El
 220 .Pp
 221 The following five members are only valid for entries forming part of
 222 a user process's address space:
 223 .Bl -tag -width ".Va max_protection"
 224 .It Va protection
 225 Memory protection bits applied to this region.
 226 .It Va max_protection
 227 Mask for the memory protection bits which may be actually be applied to
 228 this region.
 229 .It Va inheritance
 230 Contains flags which specify how this entry should be treated
 231 during fork processing.
 232 .It Va wired_count
 233 Count of how many times this entry has been wired into physical memory.
 234 .It Va lastr
 235 Contains the address of the last read which caused a page fault.
 236 .El
 237 .Pp
 238 The following flags may be applied to each entry, by specifying them
 239 as a mask within the
 240 .Va eflags
 241 member:
 242 .Bl -tag -width ".Dv MAP_ENTRY_BEHAV_SEQUENTIAL"
 243 .It Dv MAP_ENTRY_NOSYNC
 244 The system should not flush the data associated with this map
 245 periodically, but only when it needs to.
 246 .It Dv MAP_ENTRY_IS_SUB_MAP
 247 If set, then the
 248 .Va object
 249 member specifies a subordinate map.
 250 .It Dv MAP_ENTRY_COW
 251 Indicate that this is a copy-on-write region.
 252 .It Dv MAP_ENTRY_NEEDS_COPY
 253 Indicate that a copy-on-write region needs to be copied.
 254 .It Dv MAP_ENTRY_NOFAULT
 255 Specifies that accesses within this region should never cause a page fault.
 256 If a page fault occurs within this region, the system will panic.
 257 .It Dv MAP_ENTRY_USER_WIRED
 258 Indicate that this region was wired on behalf of a user process.
 259 .It Dv MAP_ENTRY_BEHAV_NORMAL
 260 The system should use the default paging behaviour for this region.
 261 .It Dv MAP_ENTRY_BEHAV_SEQUENTIAL
 262 The system should depress the priority of pages immediately preceding
 263 each page within this region when faulted in.
 264 .It Dv MAP_ENTRY_BEHAV_RANDOM
 265 Is a hint that pages within this region will be accessed randomly,
 266 and that prefetching is likely not advantageous.
 267 .It Dv MAP_ENTRY_IN_TRANSITION
 268 Indicate that wiring or unwiring of an entry is in progress, and that
 269 other kernel threads should not attempt to modify fields in the structure.
 270 .It Dv MAP_ENTRY_NEEDS_WAKEUP
 271 Indicate that there are kernel threads waiting for this region to become
 272 available.
 273 .It Dv MAP_ENTRY_NOCOREDUMP
 274 The region should not be included in a core dump.
 275 .El
 276 .Pp
 277 The
 278 .Va inheritance
 279 member has type
 280 .Vt vm_inherit_t .
 281 This governs the inheritance behaviour for a map entry during fork processing.
 282 The following values are defined for
 283 .Vt vm_inherit_t :
 284 .Bl -tag -width ".Dv VM_INHERIT_DEFAULT"
 285 .It Dv VM_INHERIT_SHARE
 286 The object associated with the entry should be cloned and shared
 287 with the new map.
 288 A new
 289 .Vt struct vm_object
 290 will be created if necessary.
 291 .It Dv VM_INHERIT_COPY
 292 The object associated with the entry should be copied to the new map.
 293 .It Dv VM_INHERIT_NONE
 294 The entry should not be copied to the new map.
 295 .It Dv VM_INHERIT_DEFAULT
 296 Specifies the default behaviour,
 297 .Dv VM_INHERIT_COPY .
 298 .El
 299 .Pp
 300 The
 301 .Vt union vm_map_object
 302 is used to specify the structure which a
 303 .Vt struct vm_map_entry
 304 is associated with.
 305 .Pp
 306 The fields of
 307 .Vt union vm_map_object
 308 are as follows:
 309 .Bd -literal -offset indent
 310 union vm_map_object {
 311         struct vm_object *vm_object;
 312         struct vm_map *sub_map;
 313 };
 314 .Ed
 315 .Pp
 316 Normally, the
 317 .Va sub_map
 318 member is only used by system maps to indicate that a memory range
 319 is managed by a subordinate system map.
 320 Within a user process map, each
 321 .Vt struct vm_map_entry
 322 is backed by a
 323 .Vt struct vm_object .
 324 .Sh SEE ALSO
 325 .Xr pmap 9 ,
 326 .Xr vm_map_check_protection 9 ,
 327 .Xr vm_map_create 9 ,
 328 .Xr vm_map_delete 9 ,
 329 .Xr vm_map_entry_resize_free 9 ,
 330 .Xr vm_map_find 9 ,
 331 .Xr vm_map_findspace 9 ,
 332 .Xr vm_map_inherit 9 ,
 333 .Xr vm_map_init 9 ,
 334 .Xr vm_map_insert 9 ,
 335 .Xr vm_map_lock 9 ,
 336 .Xr vm_map_lookup 9 ,
 337 .Xr vm_map_madvise 9 ,
 338 .Xr vm_map_max 9 ,
 339 .Xr vm_map_min 9 ,
 340 .Xr vm_map_pmap 9 ,
 341 .Xr vm_map_protect 9 ,
 342 .Xr vm_map_remove 9 ,
 343 .Xr vm_map_simplify_entry 9 ,
 344 .Xr vm_map_stack 9 ,
 345 .Xr vm_map_submap 9 ,
 346 .Xr vm_map_sync 9 ,
 347 .Xr vm_map_wire 9
 348 .Sh AUTHORS
 349 This manual page was written by
 350 .An Bruce M Simpson Aq bms@spc.org .