sys/vm/vm_page.h

   1 /*-
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  56  *
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  58  * rights to redistribute these changes.
  59  *
  60  * $FreeBSD$
  61  */
  62
  63 /*
  64  *      Resident memory system definitions.
  65  */
  66
  67 #ifndef _VM_PAGE_
  68 #define _VM_PAGE_
  69
  70 #include <vm/pmap.h>
  71
  72 /*
  73  *      Management of resident (logical) pages.
  74  *
  75  *      A small structure is kept for each resident
  76  *      page, indexed by page number.  Each structure
  77  *      is an element of several lists:
  78  *
  79  *              A hash table bucket used to quickly
  80  *              perform object/offset lookups
  81  *
  82  *              A list of all pages for a given object,
  83  *              so they can be quickly deactivated at
  84  *              time of deallocation.
  85  *
  86  *              An ordered list of pages due for pageout.
  87  *
  88  *      In addition, the structure contains the object
  89  *      and offset to which this page belongs (for pageout),
  90  *      and sundry status bits.
  91  *
  92  *      Fields in this structure are locked either by the lock on the
  93  *      object that the page belongs to (O) or by the lock on the page
  94  *      queues (P).
  95  */
  96
  97 TAILQ_HEAD(pglist, vm_page);
  98
  99 struct vm_page {
 100         TAILQ_ENTRY(vm_page) pageq;     /* queue info for FIFO queue or free list (P) */
 101         TAILQ_ENTRY(vm_page) listq;     /* pages in same object (O)     */
 102         struct vm_page *left;           /* splay tree link (O)          */
 103         struct vm_page *right;          /* splay tree link (O)          */
 104
 105         vm_object_t object;             /* which object am I in (O,P)*/
 106         vm_pindex_t pindex;             /* offset into object (O,P) */
 107         vm_paddr_t phys_addr;           /* physical address of page */
 108         struct md_page md;              /* machine dependant stuff */
 109         uint8_t queue;                  /* page queue index */
 110         int8_t segind;
 111         u_short flags;                  /* see below */
 112         uint8_t order;                  /* index of the buddy queue */
 113         uint8_t pool;
 114         u_short cow;                    /* page cow mapping count */
 115         u_int wire_count;               /* wired down maps refs (P) */
 116         short hold_count;               /* page hold count */
 117         u_short oflags;                 /* page flags (O) */
 118         u_char  act_count;              /* page usage count */
 119         u_char  busy;                   /* page busy count (O) */
 120         /* NOTE that these must support one bit per DEV_BSIZE in a page!!! */
 121         /* so, on normal X86 kernels, they must be at least 8 bits wide */
 122 #if PAGE_SIZE == 4096
 123         u_char  valid;                  /* map of valid DEV_BSIZE chunks (O) */
 124         u_char  dirty;                  /* map of dirty DEV_BSIZE chunks */
 125 #elif PAGE_SIZE == 8192
 126         u_short valid;                  /* map of valid DEV_BSIZE chunks (O) */
 127         u_short dirty;                  /* map of dirty DEV_BSIZE chunks */
 128 #elif PAGE_SIZE == 16384
 129         u_int valid;                    /* map of valid DEV_BSIZE chunks (O) */
 130         u_int dirty;                    /* map of dirty DEV_BSIZE chunks */
 131 #elif PAGE_SIZE == 32768
 132         u_long valid;                   /* map of valid DEV_BSIZE chunks (O) */
 133         u_long dirty;                   /* map of dirty DEV_BSIZE chunks */
 134 #endif
 135 };
 136
 137 /*
 138  * Page flags stored in oflags:
 139  *
 140  * Access to these page flags is synchronized by the lock on the object
 141  * containing the page (O).
 142  */
 143 #define VPO_BUSY        0x0001  /* page is in transit */
 144 #define VPO_WANTED      0x0002  /* someone is waiting for page */
 145 #define VPO_CLEANCHK    0x0100  /* page will be checked for cleaning */
 146 #define VPO_SWAPINPROG  0x0200  /* swap I/O in progress on page */
 147 #define VPO_NOSYNC      0x0400  /* do not collect for syncer */
 148
 149 #define PQ_NONE         0
 150 #define PQ_INACTIVE     1
 151 #define PQ_ACTIVE       2
 152 #define PQ_HOLD         3
 153 #define PQ_COUNT        4
 154
 155 /* Returns the real queue a page is on. */
 156 #define VM_PAGE_GETQUEUE(m)     ((m)->queue)
 157
 158 /* Returns the well known queue a page is on. */
 159 #define VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m)       VM_PAGE_GETQUEUE(m)
 160
 161 /* Returns true if the page is in the named well known queue. */
 162 #define VM_PAGE_INQUEUE2(m, q)  (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) == (q))
 163
 164 /* Sets the queue a page is on. */
 165 #define VM_PAGE_SETQUEUE2(m, q) (VM_PAGE_GETQUEUE(m) = (q))
 166
 167 struct vpgqueues {
 168         struct pglist pl;
 169         int     *cnt;
 170 };
 171
 172 extern struct vpgqueues vm_page_queues[PQ_COUNT];
 173 extern struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
 174
 175 /*
 176  * These are the flags defined for vm_page.
 177  *
 178  * Note: PG_UNMANAGED (used by OBJT_PHYS) indicates that the page is
 179  *       not under PV management but otherwise should be treated as a
 180  *       normal page.  Pages not under PV management cannot be paged out
 181  *       via the object/vm_page_t because there is no knowledge of their
 182  *       pte mappings, nor can they be removed from their objects via
 183  *       the object, and such pages are also not on any PQ queue.
 184  */
 185 #define PG_CACHED       0x0001          /* page is cached */
 186 #define PG_FREE         0x0002          /* page is free */
 187 #define PG_WINATCFLS    0x0004          /* flush dirty page on inactive q */
 188 #define PG_FICTITIOUS   0x0008          /* physical page doesn't exist (O) */
 189 #define PG_WRITEABLE    0x0010          /* page is mapped writeable */
 190 #define PG_ZERO         0x0040          /* page is zeroed */
 191 #define PG_REFERENCED   0x0080          /* page has been referenced */
 192 #define PG_UNMANAGED    0x0800          /* No PV management for page */
 193 #define PG_MARKER       0x1000          /* special queue marker page */
 194 #define PG_SLAB         0x2000          /* object pointer is actually a slab */
 195
 196 /*
 197  * Misc constants.
 198  */
 199 #define ACT_DECLINE             1
 200 #define ACT_ADVANCE             3
 201 #define ACT_INIT                5
 202 #define ACT_MAX                 64
 203
 204 #ifdef _KERNEL
 205
 206 #include <vm/vm_param.h>
 207
 208 /*
 209  * Each pageable resident page falls into one of five lists:
 210  *
 211  *      free
 212  *              Available for allocation now.
 213  *
 214  *      cache
 215  *              Almost available for allocation. Still associated with
 216  *              an object, but clean and immediately freeable.
 217  *
 218  *      hold
 219  *              Will become free after a pending I/O operation
 220  *              completes.
 221  *
 222  * The following lists are LRU sorted:
 223  *
 224  *      inactive
 225  *              Low activity, candidates for reclamation.
 226  *              This is the list of pages that should be
 227  *              paged out next.
 228  *
 229  *      active
 230  *              Pages that are "active" i.e. they have been
 231  *              recently referenced.
 232  *
 233  */
 234
 235 extern int vm_page_zero_count;
 236
 237 extern vm_page_t vm_page_array;         /* First resident page in table */
 238 extern int vm_page_array_size;          /* number of vm_page_t's */
 239 extern long first_page;                 /* first physical page number */
 240
 241 #define VM_PAGE_IS_FREE(m)      (((m)->flags & PG_FREE) != 0)
 242
 243 #define VM_PAGE_TO_PHYS(entry)  ((entry)->phys_addr)
 244
 245 vm_page_t vm_phys_paddr_to_vm_page(vm_paddr_t pa);
 246
 247 static __inline vm_page_t PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa);
 248
 249 static __inline vm_page_t
 250 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
 251 {
 252 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
 253         return (vm_phys_paddr_to_vm_page(pa));
 254 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
 255         return (&vm_page_array[atop(pa) - first_page]);
 256 #else
 257 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
 258 #endif
 259 }
 260
 261 extern struct mtx vm_page_queue_mtx;
 262 #define vm_page_lock_queues()   mtx_lock(&vm_page_queue_mtx)
 263 #define vm_page_unlock_queues() mtx_unlock(&vm_page_queue_mtx)
 264
 265 #if PAGE_SIZE == 4096
 266 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xffu
 267 #elif PAGE_SIZE == 8192
 268 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xffffu
 269 #elif PAGE_SIZE == 16384
 270 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xffffffffu
 271 #elif PAGE_SIZE == 32768
 272 #define VM_PAGE_BITS_ALL 0xfffffffffffffffflu
 273 #endif
 274
 275 /* page allocation classes: */
 276 #define VM_ALLOC_NORMAL         0
 277 #define VM_ALLOC_INTERRUPT      1
 278 #define VM_ALLOC_SYSTEM         2
 279 #define VM_ALLOC_CLASS_MASK     3
 280 /* page allocation flags: */
 281 #define VM_ALLOC_WIRED          0x0020  /* non pageable */
 282 #define VM_ALLOC_ZERO           0x0040  /* Try to obtain a zeroed page */
 283 #define VM_ALLOC_RETRY          0x0080  /* vm_page_grab() only */
 284 #define VM_ALLOC_NOOBJ          0x0100  /* No associated object */
 285 #define VM_ALLOC_NOBUSY         0x0200  /* Do not busy the page */
 286 #define VM_ALLOC_IFCACHED       0x0400  /* Fail if the page is not cached */
 287 #define VM_ALLOC_IFNOTCACHED    0x0800  /* Fail if the page is cached */
 288
 289 void vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits);
 290 void vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits);
 291 void vm_page_busy(vm_page_t m);
 292 void vm_page_flash(vm_page_t m);
 293 void vm_page_io_start(vm_page_t m);
 294 void vm_page_io_finish(vm_page_t m);
 295 void vm_page_hold(vm_page_t mem);
 296 void vm_page_unhold(vm_page_t mem);
 297 void vm_page_free(vm_page_t m);
 298 void vm_page_free_zero(vm_page_t m);
 299 void vm_page_dirty(vm_page_t m);
 300 void vm_page_wakeup(vm_page_t m);
 301
 302 void vm_pageq_remove(vm_page_t m);
 303
 304 void vm_page_activate (vm_page_t);
 305 vm_page_t vm_page_alloc (vm_object_t, vm_pindex_t, int);
 306 vm_page_t vm_page_grab (vm_object_t, vm_pindex_t, int);
 307 void vm_page_cache(vm_page_t);
 308 void vm_page_cache_free(vm_object_t, vm_pindex_t, vm_pindex_t);
 309 void vm_page_cache_remove(vm_page_t);
 310 void vm_page_cache_transfer(vm_object_t, vm_pindex_t, vm_object_t);
 311 int vm_page_try_to_cache (vm_page_t);
 312 int vm_page_try_to_free (vm_page_t);
 313 void vm_page_dontneed(vm_page_t);
 314 void vm_page_deactivate (vm_page_t);
 315 void vm_page_insert (vm_page_t, vm_object_t, vm_pindex_t);
 316 vm_page_t vm_page_lookup (vm_object_t, vm_pindex_t);
 317 void vm_page_remove (vm_page_t);
 318 void vm_page_rename (vm_page_t, vm_object_t, vm_pindex_t);
 319 void vm_page_requeue(vm_page_t m);
 320 void vm_page_set_valid(vm_page_t m, int base, int size);
 321 void vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg);
 322 vm_page_t vm_page_splay(vm_pindex_t, vm_page_t);
 323 vm_offset_t vm_page_startup(vm_offset_t vaddr);
 324 void vm_page_unwire (vm_page_t, int);
 325 void vm_page_wire (vm_page_t);
 326 void vm_page_set_validclean (vm_page_t, int, int);
 327 void vm_page_clear_dirty (vm_page_t, int, int);
 328 void vm_page_set_invalid (vm_page_t, int, int);
 329 int vm_page_is_valid (vm_page_t, int, int);
 330 void vm_page_test_dirty (vm_page_t);
 331 int vm_page_bits (int, int);
 332 void vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid);
 333 void vm_page_free_toq(vm_page_t m);
 334 void vm_page_zero_idle_wakeup(void);
 335 void vm_page_cowfault (vm_page_t);
 336 int vm_page_cowsetup(vm_page_t);
 337 void vm_page_cowclear (vm_page_t);
 338
 339 /*
 340  *      vm_page_sleep_if_busy:
 341  *
 342  *      Sleep and release the page queues lock if VPO_BUSY is set or,
 343  *      if also_m_busy is TRUE, busy is non-zero.  Returns TRUE if the
 344  *      thread slept and the page queues lock was released.
 345  *      Otherwise, retains the page queues lock and returns FALSE.
 346  *
 347  *      The object containing the given page must be locked.
 348  */
 349 static __inline int
 350 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
 351 {
 352
 353         if ((m->oflags & VPO_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
 354                 vm_page_sleep(m, msg);
 355                 return (TRUE);
 356         }
 357         return (FALSE);
 358 }
 359
 360 /*
 361  *      vm_page_undirty:
 362  *
 363  *      Set page to not be dirty.  Note: does not clear pmap modify bits
 364  */
 365 static __inline void
 366 vm_page_undirty(vm_page_t m)
 367 {
 368         m->dirty = 0;
 369 }
 370
 371 #endif                          /* _KERNEL */
 372 #endif                          /* !_VM_PAGE_ */