sys/vm/vm_glue.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  *      from: @(#)vm_glue.c     8.6 (Berkeley) 1/5/94
  33  *
  34  *
  35  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  36  * All rights reserved.
  37  *
  38  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  39  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  40  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  41  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  42  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  43  *
  44  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  45  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  46  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  47  *
  48  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  49  *
  50  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  51  *  School of Computer Science
  52  *  Carnegie Mellon University
  53  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  54  *
  55  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  56  * rights to redistribute these changes.
  57  */
  58
  59 #include <sys/cdefs.h>
  60 __FBSDID("$FreeBSD$");
  61
  62 #include "opt_vm.h"
  63 #include "opt_kstack_pages.h"
  64 #include "opt_kstack_max_pages.h"
  65
  66 #include <sys/param.h>
  67 #include <sys/systm.h>
  68 #include <sys/limits.h>
  69 #include <sys/lock.h>
  70 #include <sys/mutex.h>
  71 #include <sys/proc.h>
  72 #include <sys/resourcevar.h>
  73 #include <sys/sched.h>
  74 #include <sys/sf_buf.h>
  75 #include <sys/shm.h>
  76 #include <sys/vmmeter.h>
  77 #include <sys/sx.h>
  78 #include <sys/sysctl.h>
  79
  80 #include <sys/eventhandler.h>
  81 #include <sys/kernel.h>
  82 #include <sys/ktr.h>
  83 #include <sys/unistd.h>
  84
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #include <vm/vm_param.h>
  87 #include <vm/pmap.h>
  88 #include <vm/vm_map.h>
  89 #include <vm/vm_page.h>
  90 #include <vm/vm_pageout.h>
  91 #include <vm/vm_object.h>
  92 #include <vm/vm_kern.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_pager.h>
  95 #include <vm/swap_pager.h>
  96
  97 extern int maxslp;
  98
  99 /*
 100  * System initialization
 101  *
 102  * Note: proc0 from proc.h
 103  */
 104 static void vm_init_limits(void *);
 105 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0);
 106
 107 /*
 108  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 109  *
 110  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 111  */
 112 static void scheduler(void *);
 113 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_ANY, scheduler, NULL);
 114
 115 #ifndef NO_SWAPPING
 116 static int swapout(struct proc *);
 117 static void swapclear(struct proc *);
 118 #endif
 119
 120 /*
 121  * MPSAFE
 122  *
 123  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 124  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 125  * contents of the memory is actually readable or writable.  In most cases
 126  * just checking the vm_map_entry is sufficient within the kernel's address
 127  * space.
 128  */
 129 int
 130 kernacc(addr, len, rw)
 131         void *addr;
 132         int len, rw;
 133 {
 134         boolean_t rv;
 135         vm_offset_t saddr, eaddr;
 136         vm_prot_t prot;
 137
 138         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 139             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 140
 141         if ((vm_offset_t)addr + len > kernel_map->max_offset ||
 142             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr)
 143                 return (FALSE);
 144
 145         prot = rw;
 146         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 147         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 148         vm_map_lock_read(kernel_map);
 149         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 150         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 151         return (rv == TRUE);
 152 }
 153
 154 /*
 155  * MPSAFE
 156  *
 157  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 158  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 159  * contents of the memory is actually readable or writable.  vmapbuf(),
 160  * vm_fault_quick(), or copyin()/copout()/su*()/fu*() functions should be
 161  * used in conjuction with this call.
 162  */
 163 int
 164 useracc(addr, len, rw)
 165         void *addr;
 166         int len, rw;
 167 {
 168         boolean_t rv;
 169         vm_prot_t prot;
 170         vm_map_t map;
 171
 172         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 173             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 174         prot = rw;
 175         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 176         if ((vm_offset_t)addr + len > vm_map_max(map) ||
 177             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr) {
 178                 return (FALSE);
 179         }
 180         vm_map_lock_read(map);
 181         rv = vm_map_check_protection(map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 182             round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 183         vm_map_unlock_read(map);
 184         return (rv == TRUE);
 185 }
 186
 187 int
 188 vslock(void *addr, size_t len)
 189 {
 190         vm_offset_t end, last, start;
 191         vm_size_t npages;
 192         int error;
 193
 194         last = (vm_offset_t)addr + len;
 195         start = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 196         end = round_page(last);
 197         if (last < (vm_offset_t)addr || end < (vm_offset_t)addr)
 198                 return (EINVAL);
 199         npages = atop(end - start);
 200         if (npages > vm_page_max_wired)
 201                 return (ENOMEM);
 202         PROC_LOCK(curproc);
 203         if (ptoa(npages +
 204             pmap_wired_count(vm_map_pmap(&curproc->p_vmspace->vm_map))) >
 205             lim_cur(curproc, RLIMIT_MEMLOCK)) {
 206                 PROC_UNLOCK(curproc);
 207                 return (ENOMEM);
 208         }
 209         PROC_UNLOCK(curproc);
 210 #if 0
 211         /*
 212          * XXX - not yet
 213          *
 214          * The limit for transient usage of wired pages should be
 215          * larger than for "permanent" wired pages (mlock()).
 216          *
 217          * Also, the sysctl code, which is the only present user
 218          * of vslock(), does a hard loop on EAGAIN.
 219          */
 220         if (npages + cnt.v_wire_count > vm_page_max_wired)
 221                 return (EAGAIN);
 222 #endif
 223         error = vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, start, end,
 224             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 225         /*
 226          * Return EFAULT on error to match copy{in,out}() behaviour
 227          * rather than returning ENOMEM like mlock() would.
 228          */
 229         return (error == KERN_SUCCESS ? 0 : EFAULT);
 230 }
 231
 232 void
 233 vsunlock(void *addr, size_t len)
 234 {
 235
 236         /* Rely on the parameter sanity checks performed by vslock(). */
 237         (void)vm_map_unwire(&curproc->p_vmspace->vm_map,
 238             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
 239             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Pin the page contained within the given object at the given offset.  If the
 244  * page is not resident, allocate and load it using the given object's pager.
 245  * Return the pinned page if successful; otherwise, return NULL.
 246  */
 247 static vm_page_t
 248 vm_imgact_hold_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 249 {
 250         vm_page_t m, ma[1];
 251         vm_pindex_t pindex;
 252         int rv;
 253
 254         VM_OBJECT_LOCK(object);
 255         pindex = OFF_TO_IDX(offset);
 256         m = vm_page_grab(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 257         if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 258                 ma[0] = m;
 259                 rv = vm_pager_get_pages(object, ma, 1, 0);
 260                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
 261                 if (m == NULL)
 262                         goto out;
 263                 if (rv != VM_PAGER_OK) {
 264                         vm_page_lock_queues();
 265                         vm_page_free(m);
 266                         vm_page_unlock_queues();
 267                         m = NULL;
 268                         goto out;
 269                 }
 270         }
 271         vm_page_lock_queues();
 272         vm_page_hold(m);
 273         vm_page_unlock_queues();
 274         vm_page_wakeup(m);
 275 out:
 276         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 277         return (m);
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Return a CPU private mapping to the page at the given offset within the
 282  * given object.  The page is pinned before it is mapped.
 283  */
 284 struct sf_buf *
 285 vm_imgact_map_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 286 {
 287         vm_page_t m;
 288
 289         m = vm_imgact_hold_page(object, offset);
 290         if (m == NULL)
 291                 return (NULL);
 292         sched_pin();
 293         return (sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE));
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Destroy the given CPU private mapping and unpin the page that it mapped.
 298  */
 299 void
 300 vm_imgact_unmap_page(struct sf_buf *sf)
 301 {
 302         vm_page_t m;
 303
 304         m = sf_buf_page(sf);
 305         sf_buf_free(sf);
 306         sched_unpin();
 307         vm_page_lock_queues();
 308         vm_page_unhold(m);
 309         vm_page_unlock_queues();
 310 }
 311
 312 struct kstack_cache_entry {
 313         vm_object_t ksobj;
 314         struct kstack_cache_entry *next_ks_entry;
 315 };
 316
 317 static struct kstack_cache_entry *kstack_cache;
 318 static int kstack_cache_size = 128;
 319 static int kstacks;
 320 static struct mtx kstack_cache_mtx;
 321 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, kstack_cache_size, CTLFLAG_RW, &kstack_cache_size, 0,
 322     "");
 323 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, kstacks, CTLFLAG_RD, &kstacks, 0,
 324     "");
 325
 326 #ifndef KSTACK_MAX_PAGES
 327 #define KSTACK_MAX_PAGES 32
 328 #endif
 329
 330 /*
 331  * Create the kernel stack (including pcb for i386) for a new thread.
 332  * This routine directly affects the fork perf for a process and
 333  * create performance for a thread.
 334  */
 335 int
 336 vm_thread_new(struct thread *td, int pages)
 337 {
 338         vm_object_t ksobj;
 339         vm_offset_t ks;
 340         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 341         struct kstack_cache_entry *ks_ce;
 342         int i;
 343
 344         /* Bounds check */
 345         if (pages <= 1)
 346                 pages = KSTACK_PAGES;
 347         else if (pages > KSTACK_MAX_PAGES)
 348                 pages = KSTACK_MAX_PAGES;
 349
 350         if (pages == KSTACK_PAGES) {
 351                 mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 352                 if (kstack_cache != NULL) {
 353                         ks_ce = kstack_cache;
 354                         kstack_cache = ks_ce->next_ks_entry;
 355                         mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 356
 357                         td->td_kstack_obj = ks_ce->ksobj;
 358                         td->td_kstack = (vm_offset_t)ks_ce;
 359                         td->td_kstack_pages = KSTACK_PAGES;
 360                         return (1);
 361                 }
 362                 mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 363         }
 364
 365         /*
 366          * Allocate an object for the kstack.
 367          */
 368         ksobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, pages);
 369
 370         /*
 371          * Get a kernel virtual address for this thread's kstack.
 372          */
 373         ks = kmem_alloc_nofault(kernel_map,
 374            (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 375         if (ks == 0) {
 376                 printf("vm_thread_new: kstack allocation failed\n");
 377                 vm_object_deallocate(ksobj);
 378                 return (0);
 379         }
 380
 381         atomic_add_int(&kstacks, 1);
 382         if (KSTACK_GUARD_PAGES != 0) {
 383                 pmap_qremove(ks, KSTACK_GUARD_PAGES);
 384                 ks += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 385         }
 386         td->td_kstack_obj = ksobj;
 387         td->td_kstack = ks;
 388         /*
 389          * Knowing the number of pages allocated is useful when you
 390          * want to deallocate them.
 391          */
 392         td->td_kstack_pages = pages;
 393         /*
 394          * For the length of the stack, link in a real page of ram for each
 395          * page of stack.
 396          */
 397         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 398         for (i = 0; i < pages; i++) {
 399                 /*
 400                  * Get a kernel stack page.
 401                  */
 402                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NOBUSY |
 403                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_WIRED);
 404                 ma[i] = m;
 405                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 406         }
 407         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 408         pmap_qenter(ks, ma, pages);
 409         return (1);
 410 }
 411
 412 static void
 413 vm_thread_stack_dispose(vm_object_t ksobj, vm_offset_t ks, int pages)
 414 {
 415         vm_page_t m;
 416         int i;
 417
 418         atomic_add_int(&kstacks, -1);
 419         pmap_qremove(ks, pages);
 420         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 421         for (i = 0; i < pages; i++) {
 422                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 423                 if (m == NULL)
 424                         panic("vm_thread_dispose: kstack already missing?");
 425                 vm_page_lock_queues();
 426                 vm_page_unwire(m, 0);
 427                 vm_page_free(m);
 428                 vm_page_unlock_queues();
 429         }
 430         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 431         vm_object_deallocate(ksobj);
 432         kmem_free(kernel_map, ks - (KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE),
 433             (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Dispose of a thread's kernel stack.
 438  */
 439 void
 440 vm_thread_dispose(struct thread *td)
 441 {
 442         vm_object_t ksobj;
 443         vm_offset_t ks;
 444         struct kstack_cache_entry *ks_ce;
 445         int pages;
 446
 447         pages = td->td_kstack_pages;
 448         ksobj = td->td_kstack_obj;
 449         ks = td->td_kstack;
 450         td->td_kstack = 0;
 451         td->td_kstack_pages = 0;
 452         if (pages == KSTACK_PAGES && kstacks <= kstack_cache_size) {
 453                 ks_ce = (struct kstack_cache_entry *)ks;
 454                 ks_ce->ksobj = ksobj;
 455                 mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 456                 ks_ce->next_ks_entry = kstack_cache;
 457                 kstack_cache = ks_ce;
 458                 mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 459                 return;
 460         }
 461         vm_thread_stack_dispose(ksobj, ks, pages);
 462 }
 463
 464 static void
 465 vm_thread_stack_lowmem(void *nulll)
 466 {
 467         struct kstack_cache_entry *ks_ce, *ks_ce1;
 468
 469         mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 470         ks_ce = kstack_cache;
 471         kstack_cache = NULL;
 472         mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 473
 474         while (ks_ce != NULL) {
 475                 ks_ce1 = ks_ce;
 476                 ks_ce = ks_ce->next_ks_entry;
 477
 478                 vm_thread_stack_dispose(ks_ce1->ksobj, (vm_offset_t)ks_ce1,
 479                     KSTACK_PAGES);
 480         }
 481 }
 482
 483 static void
 484 kstack_cache_init(void *nulll)
 485 {
 486
 487         EVENTHANDLER_REGISTER(vm_lowmem, vm_thread_stack_lowmem, NULL,
 488             EVENTHANDLER_PRI_ANY);
 489 }
 490
 491 MTX_SYSINIT(kstack_cache, &kstack_cache_mtx, "kstkch", MTX_DEF);
 492 SYSINIT(vm_kstacks, SI_SUB_KTHREAD_INIT, SI_ORDER_ANY, kstack_cache_init, NULL);
 493
 494 /*
 495  * Allow a thread's kernel stack to be paged out.
 496  */
 497 void
 498 vm_thread_swapout(struct thread *td)
 499 {
 500         vm_object_t ksobj;
 501         vm_page_t m;
 502         int i, pages;
 503
 504         cpu_thread_swapout(td);
 505         pages = td->td_kstack_pages;
 506         ksobj = td->td_kstack_obj;
 507         pmap_qremove(td->td_kstack, pages);
 508         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 509         for (i = 0; i < pages; i++) {
 510                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 511                 if (m == NULL)
 512                         panic("vm_thread_swapout: kstack already missing?");
 513                 vm_page_lock_queues();
 514                 vm_page_dirty(m);
 515                 vm_page_unwire(m, 0);
 516                 vm_page_unlock_queues();
 517         }
 518         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Bring the kernel stack for a specified thread back in.
 523  */
 524 void
 525 vm_thread_swapin(struct thread *td)
 526 {
 527         vm_object_t ksobj;
 528         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 529         int i, pages, rv;
 530
 531         pages = td->td_kstack_pages;
 532         ksobj = td->td_kstack_obj;
 533         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 534         for (i = 0; i < pages; i++) {
 535                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 536                 if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 537                         rv = vm_pager_get_pages(ksobj, &m, 1, 0);
 538                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 539                                 panic("vm_thread_swapin: cannot get kstack for proc: %d", td->td_proc->p_pid);
 540                         m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 541                 }
 542                 ma[i] = m;
 543                 vm_page_lock_queues();
 544                 vm_page_wire(m);
 545                 vm_page_unlock_queues();
 546                 vm_page_wakeup(m);
 547         }
 548         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 549         pmap_qenter(td->td_kstack, ma, pages);
 550         cpu_thread_swapin(td);
 551 }
 552
 553 /*
 554  * Implement fork's actions on an address space.
 555  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 556  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 557  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 558  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 559  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 560  */
 561 int
 562 vm_forkproc(td, p2, td2, vm2, flags)
 563         struct thread *td;
 564         struct proc *p2;
 565         struct thread *td2;
 566         struct vmspace *vm2;
 567         int flags;
 568 {
 569         struct proc *p1 = td->td_proc;
 570         int error;
 571
 572         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 573                 /*
 574                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 575                  * this changes shared memory amongst threads, into
 576                  * COW locally.
 577                  */
 578                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 579                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 580                                 error = vmspace_unshare(p1);
 581                                 if (error)
 582                                         return (error);
 583                         }
 584                 }
 585                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 586                 return (0);
 587         }
 588
 589         if (flags & RFMEM) {
 590                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 591                 atomic_add_int(&p1->p_vmspace->vm_refcnt, 1);
 592         }
 593
 594         while (vm_page_count_severe()) {
 595                 VM_WAIT;
 596         }
 597
 598         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 599                 p2->p_vmspace = vm2;
 600                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 601                         shmfork(p1, p2);
 602         }
 603
 604         /*
 605          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 606          * and make the child ready to run.
 607          */
 608         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 609         return (0);
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 614  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 615  * the process was still executing.
 616  */
 617 void
 618 vm_waitproc(p)
 619         struct proc *p;
 620 {
 621
 622         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
 623 }
 624
 625 /*
 626  * Set default limits for VM system.
 627  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 628  *
 629  * XXX should probably act directly on proc0.
 630  */
 631 static void
 632 vm_init_limits(udata)
 633         void *udata;
 634 {
 635         struct proc *p = udata;
 636         struct plimit *limp;
 637         int rss_limit;
 638
 639         /*
 640          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 641          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 642          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 643          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 644          * and reduces thrashing of the object cache.
 645          */
 646         limp = p->p_limit;
 647         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 648         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 649         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 650         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 651         /* limit the limit to no less than 2MB */
 652         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 653         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 654         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 655 }
 656
 657 void
 658 faultin(p)
 659         struct proc *p;
 660 {
 661 #ifdef NO_SWAPPING
 662
 663         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 664         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0)
 665                 panic("faultin: proc swapped out with NO_SWAPPING!");
 666 #else /* !NO_SWAPPING */
 667         struct thread *td;
 668
 669         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 670         /*
 671          * If another process is swapping in this process,
 672          * just wait until it finishes.
 673          */
 674         if (p->p_flag & P_SWAPPINGIN) {
 675                 while (p->p_flag & P_SWAPPINGIN)
 676                         msleep(&p->p_flag, &p->p_mtx, PVM, "faultin", 0);
 677                 return;
 678         }
 679         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 680                 /*
 681                  * Don't let another thread swap process p out while we are
 682                  * busy swapping it in.
 683                  */
 684                 ++p->p_lock;
 685                 p->p_flag |= P_SWAPPINGIN;
 686                 PROC_UNLOCK(p);
 687
 688                 /*
 689                  * We hold no lock here because the list of threads
 690                  * can not change while all threads in the process are
 691                  * swapped out.
 692                  */
 693                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 694                         vm_thread_swapin(td);
 695                 PROC_LOCK(p);
 696                 swapclear(p);
 697                 p->p_swtick = ticks;
 698
 699                 wakeup(&p->p_flag);
 700
 701                 /* Allow other threads to swap p out now. */
 702                 --p->p_lock;
 703         }
 704 #endif /* NO_SWAPPING */
 705 }
 706
 707 /*
 708  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 709  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 710  * time, it will be swapped in anyway.
 711  *
 712  * Giant is held on entry.
 713  */
 714 /* ARGSUSED*/
 715 static void
 716 scheduler(dummy)
 717         void *dummy;
 718 {
 719         struct proc *p;
 720         struct thread *td;
 721         struct proc *pp;
 722         int slptime;
 723         int swtime;
 724         int ppri;
 725         int pri;
 726
 727         mtx_assert(&Giant, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
 728         mtx_unlock(&Giant);
 729
 730 loop:
 731         if (vm_page_count_min()) {
 732                 VM_WAIT;
 733                 goto loop;
 734         }
 735
 736         pp = NULL;
 737         ppri = INT_MIN;
 738         sx_slock(&allproc_lock);
 739         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 740                 PROC_LOCK(p);
 741                 if (p->p_flag & (P_SWAPPINGOUT | P_SWAPPINGIN | P_INMEM)) {
 742                         PROC_UNLOCK(p);
 743                         continue;
 744                 }
 745                 swtime = (ticks - p->p_swtick) / hz;
 746                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 747                         /*
 748                          * An otherwise runnable thread of a process
 749                          * swapped out has only the TDI_SWAPPED bit set.
 750                          *
 751                          */
 752                         thread_lock(td);
 753                         if (td->td_inhibitors == TDI_SWAPPED) {
 754                                 slptime = (ticks - td->td_slptick) / hz;
 755                                 pri = swtime + slptime;
 756                                 if ((td->td_flags & TDF_SWAPINREQ) == 0)
 757                                         pri -= p->p_nice * 8;
 758                                 /*
 759                                  * if this thread is higher priority
 760                                  * and there is enough space, then select
 761                                  * this process instead of the previous
 762                                  * selection.
 763                                  */
 764                                 if (pri > ppri) {
 765                                         pp = p;
 766                                         ppri = pri;
 767                                 }
 768                         }
 769                         thread_unlock(td);
 770                 }
 771                 PROC_UNLOCK(p);
 772         }
 773         sx_sunlock(&allproc_lock);
 774
 775         /*
 776          * Nothing to do, back to sleep.
 777          */
 778         if ((p = pp) == NULL) {
 779                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", maxslp * hz / 2);
 780                 goto loop;
 781         }
 782         PROC_LOCK(p);
 783
 784         /*
 785          * Another process may be bringing or may have already
 786          * brought this process in while we traverse all threads.
 787          * Or, this process may even be being swapped out again.
 788          */
 789         if (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPINGOUT | P_SWAPPINGIN)) {
 790                 PROC_UNLOCK(p);
 791                 goto loop;
 792         }
 793
 794         /*
 795          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 796          * [What checks the space? ]
 797          */
 798         faultin(p);
 799         PROC_UNLOCK(p);
 800         goto loop;
 801 }
 802
 803 void
 804 kick_proc0(void)
 805 {
 806
 807         wakeup(&proc0);
 808 }
 809
 810 #ifndef NO_SWAPPING
 811
 812 /*
 813  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 814  */
 815 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 816 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1, CTLFLAG_RW,
 817     &swap_idle_threshold1, 0, "Guaranteed swapped in time for a process");
 818
 819 /*
 820  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 821  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 822  */
 823 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 824 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2, CTLFLAG_RW,
 825     &swap_idle_threshold2, 0, "Time before a process will be swapped out");
 826
 827 /*
 828  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 829  * procs and swap out their stacks.  We try to always "swap" at least one
 830  * process in case we need the room for a swapin.
 831  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 832  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 833  * if any, otherwise the longest-resident process.
 834  */
 835 void
 836 swapout_procs(action)
 837 int action;
 838 {
 839         struct proc *p;
 840         struct thread *td;
 841         int didswap = 0;
 842
 843 retry:
 844         sx_slock(&allproc_lock);
 845         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 846                 struct vmspace *vm;
 847                 int minslptime = 100000;
 848                 int slptime;
 849
 850                 /*
 851                  * Watch out for a process in
 852                  * creation.  It may have no
 853                  * address space or lock yet.
 854                  */
 855                 if (p->p_state == PRS_NEW)
 856                         continue;
 857                 /*
 858                  * An aio daemon switches its
 859                  * address space while running.
 860                  * Perform a quick check whether
 861                  * a process has P_SYSTEM.
 862                  */
 863                 if ((p->p_flag & P_SYSTEM) != 0)
 864                         continue;
 865                 /*
 866                  * Do not swapout a process that
 867                  * is waiting for VM data
 868                  * structures as there is a possible
 869                  * deadlock.  Test this first as
 870                  * this may block.
 871                  *
 872                  * Lock the map until swapout
 873                  * finishes, or a thread of this
 874                  * process may attempt to alter
 875                  * the map.
 876                  */
 877                 vm = vmspace_acquire_ref(p);
 878                 if (vm == NULL)
 879                         continue;
 880                 if (!vm_map_trylock(&vm->vm_map))
 881                         goto nextproc1;
 882
 883                 PROC_LOCK(p);
 884                 if (p->p_lock != 0 ||
 885                     (p->p_flag & (P_STOPPED_SINGLE|P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)
 886                     ) != 0) {
 887                         goto nextproc;
 888                 }
 889                 /*
 890                  * only aiod changes vmspace, however it will be
 891                  * skipped because of the if statement above checking
 892                  * for P_SYSTEM
 893                  */
 894                 if ((p->p_flag & (P_INMEM|P_SWAPPINGOUT|P_SWAPPINGIN)) != P_INMEM)
 895                         goto nextproc;
 896
 897                 switch (p->p_state) {
 898                 default:
 899                         /* Don't swap out processes in any sort
 900                          * of 'special' state. */
 901                         break;
 902
 903                 case PRS_NORMAL:
 904                         /*
 905                          * do not swapout a realtime process
 906                          * Check all the thread groups..
 907                          */
 908                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 909                                 thread_lock(td);
 910                                 if (PRI_IS_REALTIME(td->td_pri_class)) {
 911                                         thread_unlock(td);
 912                                         goto nextproc;
 913                                 }
 914                                 slptime = (ticks - td->td_slptick) / hz;
 915                                 /*
 916                                  * Guarantee swap_idle_threshold1
 917                                  * time in memory.
 918                                  */
 919                                 if (slptime < swap_idle_threshold1) {
 920                                         thread_unlock(td);
 921                                         goto nextproc;
 922                                 }
 923
 924                                 /*
 925                                  * Do not swapout a process if it is
 926                                  * waiting on a critical event of some
 927                                  * kind or there is a thread whose
 928                                  * pageable memory may be accessed.
 929                                  *
 930                                  * This could be refined to support
 931                                  * swapping out a thread.
 932                                  */
 933                                 if (!thread_safetoswapout(td)) {
 934                                         thread_unlock(td);
 935                                         goto nextproc;
 936                                 }
 937                                 /*
 938                                  * If the system is under memory stress,
 939                                  * or if we are swapping
 940                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
 941                                  * then swap the process out.
 942                                  */
 943                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 944                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 945                                     (slptime < swap_idle_threshold2))) {
 946                                         thread_unlock(td);
 947                                         goto nextproc;
 948                                 }
 949
 950                                 if (minslptime > slptime)
 951                                         minslptime = slptime;
 952                                 thread_unlock(td);
 953                         }
 954
 955                         /*
 956                          * If the pageout daemon didn't free enough pages,
 957                          * or if this process is idle and the system is
 958                          * configured to swap proactively, swap it out.
 959                          */
 960                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 961                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 962                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
 963                                 if (swapout(p) == 0)
 964                                         didswap++;
 965                                 PROC_UNLOCK(p);
 966                                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 967                                 vmspace_free(vm);
 968                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 969                                 goto retry;
 970                         }
 971                 }
 972 nextproc:
 973                 PROC_UNLOCK(p);
 974                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 975 nextproc1:
 976                 vmspace_free(vm);
 977                 continue;
 978         }
 979         sx_sunlock(&allproc_lock);
 980         /*
 981          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 982          * then wakeup the sched process.
 983          */
 984         if (didswap)
 985                 wakeup(&proc0);
 986 }
 987
 988 static void
 989 swapclear(p)
 990         struct proc *p;
 991 {
 992         struct thread *td;
 993
 994         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 995
 996         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 997                 thread_lock(td);
 998                 td->td_flags |= TDF_INMEM;
 999                 td->td_flags &= ~TDF_SWAPINREQ;
1000                 TD_CLR_SWAPPED(td);
1001                 if (TD_CAN_RUN(td))
1002                         if (setrunnable(td)) {
1003 #ifdef INVARIANTS
1004                                 /*
1005                                  * XXX: We just cleared TDI_SWAPPED
1006                                  * above and set TDF_INMEM, so this
1007                                  * should never happen.
1008                                  */
1009                                 panic("not waking up swapper");
1010 #endif
1011                         }
1012                 thread_unlock(td);
1013         }
1014         p->p_flag &= ~(P_SWAPPINGIN|P_SWAPPINGOUT);
1015         p->p_flag |= P_INMEM;
1016 }
1017
1018 static int
1019 swapout(p)
1020         struct proc *p;
1021 {
1022         struct thread *td;
1023
1024         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1025 #if defined(SWAP_DEBUG)
1026         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
1027 #endif
1028
1029         /*
1030          * The states of this process and its threads may have changed
1031          * by now.  Assuming that there is only one pageout daemon thread,
1032          * this process should still be in memory.
1033          */
1034         KASSERT((p->p_flag & (P_INMEM|P_SWAPPINGOUT|P_SWAPPINGIN)) == P_INMEM,
1035                 ("swapout: lost a swapout race?"));
1036
1037         /*
1038          * remember the process resident count
1039          */
1040         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
1041         /*
1042          * Check and mark all threads before we proceed.
1043          */
1044         p->p_flag &= ~P_INMEM;
1045         p->p_flag |= P_SWAPPINGOUT;
1046         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1047                 thread_lock(td);
1048                 if (!thread_safetoswapout(td)) {
1049                         thread_unlock(td);
1050                         swapclear(p);
1051                         return (EBUSY);
1052                 }
1053                 td->td_flags &= ~TDF_INMEM;
1054                 TD_SET_SWAPPED(td);
1055                 thread_unlock(td);
1056         }
1057         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
1058         ++td->td_ru.ru_nswap;
1059         PROC_UNLOCK(p);
1060
1061         /*
1062          * This list is stable because all threads are now prevented from
1063          * running.  The list is only modified in the context of a running
1064          * thread in this process.
1065          */
1066         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
1067                 vm_thread_swapout(td);
1068
1069         PROC_LOCK(p);
1070         p->p_flag &= ~P_SWAPPINGOUT;
1071         p->p_swtick = ticks;
1072         return (0);
1073 }
1074 #endif /* !NO_SWAPPING */