sys/vm/vm_contig.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   3  * 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_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
  33  */
  34
  35 /*-
  36  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  37  * All rights reserved.
  38  *
  39  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  40  *
  41  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  42  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  43  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  44  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  45  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  46  *
  47  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  48  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  49  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  50  *
  51  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  52  *
  53  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  54  *  School of Computer Science
  55  *  Carnegie Mellon University
  56  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  57  *
  58  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  59  * rights to redistribute these changes.
  60  */
  61
  62 #include <sys/cdefs.h>
  63 __FBSDID("$FreeBSD$");
  64
  65 #include <sys/param.h>
  66 #include <sys/systm.h>
  67 #include <sys/lock.h>
  68 #include <sys/malloc.h>
  69 #include <sys/mount.h>
  70 #include <sys/mutex.h>
  71 #include <sys/proc.h>
  72 #include <sys/kernel.h>
  73 #include <sys/linker_set.h>
  74 #include <sys/sysctl.h>
  75 #include <sys/vmmeter.h>
  76 #include <sys/vnode.h>
  77
  78 #include <vm/vm.h>
  79 #include <vm/vm_param.h>
  80 #include <vm/vm_kern.h>
  81 #include <vm/pmap.h>
  82 #include <vm/vm_map.h>
  83 #include <vm/vm_object.h>
  84 #include <vm/vm_page.h>
  85 #include <vm/vm_pageout.h>
  86 #include <vm/vm_pager.h>
  87 #include <vm/vm_phys.h>
  88 #include <vm/vm_extern.h>
  89
  90 static void vm_contig_grow_cache(int tries);
  91
  92 static int
  93 vm_contig_launder_page(vm_page_t m, vm_page_t *next)
  94 {
  95         vm_object_t object;
  96         vm_page_t m_tmp;
  97         struct vnode *vp;
  98         struct mount *mp;
  99         int vfslocked;
 100
 101         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
 102         object = m->object;
 103         if (!VM_OBJECT_TRYLOCK(object) &&
 104             !vm_pageout_fallback_object_lock(m, next)) {
 105                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 106                 return (EAGAIN);
 107         }
 108         if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "vpctw0")) {
 109                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 110                 vm_page_lock_queues();
 111                 return (EBUSY);
 112         }
 113         vm_page_test_dirty(m);
 114         if (m->dirty == 0 && m->hold_count == 0)
 115                 pmap_remove_all(m);
 116         if (m->dirty) {
 117                 if ((object->flags & OBJ_DEAD) != 0) {
 118                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 119                         return (EAGAIN);
 120                 }
 121                 if (object->type == OBJT_VNODE) {
 122                         vm_page_unlock_queues();
 123                         vp = object->handle;
 124                         vm_object_reference_locked(object);
 125                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 126                         (void) vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
 127                         vfslocked = VFS_LOCK_GIANT(vp->v_mount);
 128                         vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
 129                         VM_OBJECT_LOCK(object);
 130                         vm_object_page_clean(object, 0, 0, OBJPC_SYNC);
 131                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 132                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
 133                         VFS_UNLOCK_GIANT(vfslocked);
 134                         vm_object_deallocate(object);
 135                         vn_finished_write(mp);
 136                         vm_page_lock_queues();
 137                         return (0);
 138                 } else if (object->type == OBJT_SWAP ||
 139                            object->type == OBJT_DEFAULT) {
 140                         m_tmp = m;
 141                         vm_pageout_flush(&m_tmp, 1, VM_PAGER_PUT_SYNC);
 142                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 143                         return (0);
 144                 }
 145         } else if (m->hold_count == 0)
 146                 vm_page_cache(m);
 147         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 148         return (0);
 149 }
 150
 151 static int
 152 vm_contig_launder(int queue)
 153 {
 154         vm_page_t m, next;
 155         int error;
 156
 157         TAILQ_FOREACH_SAFE(m, &vm_page_queues[queue].pl, pageq, next) {
 158
 159                 /* Skip marker pages */
 160                 if ((m->flags & PG_MARKER) != 0)
 161                         continue;
 162
 163                 KASSERT(VM_PAGE_INQUEUE2(m, queue),
 164                     ("vm_contig_launder: page %p's queue is not %d", m, queue));
 165                 error = vm_contig_launder_page(m, &next);
 166                 if (error == 0)
 167                         return (TRUE);
 168                 if (error == EBUSY)
 169                         return (FALSE);
 170         }
 171         return (FALSE);
 172 }
 173
 174 /*
 175  *      Frees the given physically contiguous pages.
 176  *
 177  *      N.B.: Any pages with PG_ZERO set must, in fact, be zero filled.
 178  */
 179 static void
 180 vm_page_release_contig(vm_page_t m, vm_pindex_t count)
 181 {
 182
 183         while (count--) {
 184                 /* Leave PG_ZERO unchanged. */
 185                 vm_page_free_toq(m);
 186                 m++;
 187         }
 188 }
 189
 190 /*
 191  * Increase the number of cached pages.
 192  */
 193 static void
 194 vm_contig_grow_cache(int tries)
 195 {
 196         int actl, actmax, inactl, inactmax;
 197
 198         vm_page_lock_queues();
 199         inactl = 0;
 200         inactmax = tries < 1 ? 0 : cnt.v_inactive_count;
 201         actl = 0;
 202         actmax = tries < 2 ? 0 : cnt.v_active_count;
 203 again:
 204         if (inactl < inactmax && vm_contig_launder(PQ_INACTIVE)) {
 205                 inactl++;
 206                 goto again;
 207         }
 208         if (actl < actmax && vm_contig_launder(PQ_ACTIVE)) {
 209                 actl++;
 210                 goto again;
 211         }
 212         vm_page_unlock_queues();
 213 }
 214
 215 /*
 216  * Allocates a region from the kernel address map and pages within the
 217  * specified physical address range to the kernel object, creates a wired
 218  * mapping from the region to these pages, and returns the region's starting
 219  * virtual address.  The allocated pages are not necessarily physically
 220  * contiguous.  If M_ZERO is specified through the given flags, then the pages
 221  * are zeroed before they are mapped.
 222  */
 223 vm_offset_t
 224 kmem_alloc_attr(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 225     vm_paddr_t high, vm_memattr_t memattr)
 226 {
 227         vm_object_t object = kernel_object;
 228         vm_offset_t addr, i, offset;
 229         vm_page_t m;
 230         int tries;
 231
 232         size = round_page(size);
 233         vm_map_lock(map);
 234         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 235                 vm_map_unlock(map);
 236                 return (0);
 237         }
 238         offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 239         vm_object_reference(object);
 240         vm_map_insert(map, object, offset, addr, addr + size, VM_PROT_ALL,
 241             VM_PROT_ALL, 0);
 242         VM_OBJECT_LOCK(object);
 243         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
 244                 tries = 0;
 245 retry:
 246                 m = vm_phys_alloc_contig(1, low, high, PAGE_SIZE, 0);
 247                 if (m == NULL) {
 248                         if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 249                                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 250                                 vm_map_unlock(map);
 251                                 vm_contig_grow_cache(tries);
 252                                 vm_map_lock(map);
 253                                 VM_OBJECT_LOCK(object);
 254                                 goto retry;
 255                         }
 256                         while (i != 0) {
 257                                 i -= PAGE_SIZE;
 258                                 m = vm_page_lookup(object, OFF_TO_IDX(offset +
 259                                     i));
 260                                 vm_page_lock_queues();
 261                                 vm_page_free(m);
 262                                 vm_page_unlock_queues();
 263                         }
 264                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 265                         vm_map_delete(map, addr, addr + size);
 266                         vm_map_unlock(map);
 267                         return (0);
 268                 }
 269                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
 270                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
 271                 vm_page_insert(m, object, OFF_TO_IDX(offset + i));
 272                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 273                         pmap_zero_page(m);
 274                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 275         }
 276         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 277         vm_map_unlock(map);
 278         vm_map_wire(map, addr, addr + size, VM_MAP_WIRE_SYSTEM |
 279             VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 280         return (addr);
 281 }
 282
 283 /*
 284  *      Allocates a region from the kernel address map, inserts the
 285  *      given physically contiguous pages into the kernel object,
 286  *      creates a wired mapping from the region to the pages, and
 287  *      returns the region's starting virtual address.  If M_ZERO is
 288  *      specified through the given flags, then the pages are zeroed
 289  *      before they are mapped.
 290  */
 291 static vm_offset_t
 292 contigmapping(vm_map_t map, vm_size_t size, vm_page_t m, vm_memattr_t memattr,
 293     int flags)
 294 {
 295         vm_object_t object = kernel_object;
 296         vm_offset_t addr, tmp_addr;
 297
 298         vm_map_lock(map);
 299         if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, &addr)) {
 300                 vm_map_unlock(map);
 301                 return (0);
 302         }
 303         vm_object_reference(object);
 304         vm_map_insert(map, object, addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
 305             addr, addr + size, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
 306         vm_map_unlock(map);
 307         VM_OBJECT_LOCK(object);
 308         for (tmp_addr = addr; tmp_addr < addr + size; tmp_addr += PAGE_SIZE) {
 309                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
 310                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
 311                 vm_page_insert(m, object,
 312                     OFF_TO_IDX(tmp_addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS));
 313                 if ((flags & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
 314                         pmap_zero_page(m);
 315                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 316                 m++;
 317         }
 318         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 319         vm_map_wire(map, addr, addr + size,
 320             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 321         return (addr);
 322 }
 323
 324 void *
 325 contigmalloc(
 326         unsigned long size,     /* should be size_t here and for malloc() */
 327         struct malloc_type *type,
 328         int flags,
 329         vm_paddr_t low,
 330         vm_paddr_t high,
 331         unsigned long alignment,
 332         unsigned long boundary)
 333 {
 334         void *ret;
 335
 336         ret = (void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, size, flags, low, high,
 337             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 338         if (ret != NULL)
 339                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 340         return (ret);
 341 }
 342
 343 vm_offset_t
 344 kmem_alloc_contig(vm_map_t map, vm_size_t size, int flags, vm_paddr_t low,
 345     vm_paddr_t high, unsigned long alignment, unsigned long boundary,
 346     vm_memattr_t memattr)
 347 {
 348         vm_offset_t ret;
 349         vm_page_t pages;
 350         unsigned long npgs;
 351         int tries;
 352
 353         size = round_page(size);
 354         npgs = size >> PAGE_SHIFT;
 355         tries = 0;
 356 retry:
 357         pages = vm_phys_alloc_contig(npgs, low, high, alignment, boundary);
 358         if (pages == NULL) {
 359                 if (tries < ((flags & M_NOWAIT) != 0 ? 1 : 3)) {
 360                         vm_contig_grow_cache(tries);
 361                         tries++;
 362                         goto retry;
 363                 }
 364                 ret = 0;
 365         } else {
 366                 ret = contigmapping(map, size, pages, memattr, flags);
 367                 if (ret == 0)
 368                         vm_page_release_contig(pages, npgs);
 369         }
 370         return (ret);
 371 }
 372
 373 void
 374 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 375 {
 376
 377         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)addr, size);
 378         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 379 }