sys/vm/vm_zeroidle.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1994 John Dyson
   3  * Copyright (c) 2001 Matt Dillon
   4  * Copyright (c) 2010 The DragonFly Project
   5  *
   6  * All Rights Reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   9  * by Venkatesh Srinivas <me@endeavour.zapto.org>
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS
  24  * OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
  25  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY
  27  * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE
  29  * GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  30  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  31  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  32  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  33  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  *      from: @(#)vm_machdep.c  7.3 (Berkeley) 5/13/91
  36  *      Utah $Hdr: vm_machdep.c 1.16.1.1 89/06/23$
  37  * from FreeBSD: .../i386/vm_machdep.c,v 1.165 2001/07/04 23:27:04 dillon
  38  */
  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/sched.h>
  46 #include <sys/sysctl.h>
  47 #include <sys/thread.h>
  48 #include <sys/thread2.h>
  49 #include <sys/kthread.h>
  50 #include <sys/mplock2.h>
  51 #include <sys/unistd.h>
  52 #include <vm/vm.h>
  53 #include <vm/vm_page.h>
  54 #include <cpu/lwbuf.h>
  55
  56 /*
  57  * Implement the pre-zeroed page mechanism.
  58  */
  59 #define ZIDLE_LO(v)     ((v) * 2 / 3)
  60 #define ZIDLE_HI(v)     ((v) * 4 / 5)
  61
  62 /* Number of bytes to zero between reschedule checks */
  63 #define IDLEZERO_RUN    (64)
  64
  65 /* Maximum number of pages per second to zero */
  66 #define NPAGES_RUN      (20000)
  67
  68 static int idlezero_enable = 1;
  69 TUNABLE_INT("vm.idlezero_enable", &idlezero_enable);
  70 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_enable, CTLFLAG_RW, &idlezero_enable, 0,
  71            "Allow the kernel to use idle CPU cycles to zero pages");
  72 static int idlezero_rate = NPAGES_RUN;
  73 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_rate, CTLFLAG_RW, &idlezero_rate, 0,
  74            "Maximum pages per second to zero");
  75 int bzeront_avail = 0;
  76 static int idlezero_nocache = 0;
  77 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_nocache, CTLFLAG_RW, &idlezero_nocache, 0,
  78            "Maximum pages per second to zero");
  79
  80 static int idlezero_count = 0;
  81 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, idlezero_count, CTLFLAG_RD, &idlezero_count, 0,
  82            "The number of physical pages prezeroed at idle time");
  83
  84 enum zeroidle_state {
  85         STATE_IDLE,
  86         STATE_GET_PAGE,
  87         STATE_ZERO_PAGE,
  88         STATE_RELEASE_PAGE
  89 };
  90
  91 #define DEFAULT_SLEEP_TIME      (hz / 10)
  92 #define LONG_SLEEP_TIME         (hz * 10)
  93
  94 static int zero_state;
  95
  96 /*
  97  * Attempt to maintain approximately 1/2 of our free pages in a
  98  * PG_ZERO'd state. Add some hysteresis to (attempt to) avoid
  99  * generally zeroing a page when the system is near steady-state.
 100  * Otherwise we might get 'flutter' during disk I/O / IPC or
 101  * fast sleeps. We also do not want to be continuously zeroing
 102  * pages because doing so may flush our L1 and L2 caches too much.
 103  *
 104  * Returns non-zero if pages should be zerod.
 105  */
 106 static int
 107 vm_page_zero_check(void)
 108 {
 109         if (idlezero_enable == 0)
 110                 return (0);
 111         if (zero_state == 0) {
 112                 /*
 113                  * Wait for the count to fall to LO before starting
 114                  * to zero pages.
 115                  */
 116                 if (vm_page_zero_count <= ZIDLE_LO(vmstats.v_free_count))
 117                         zero_state = 1;
 118         } else {
 119                 /*
 120                  * Once we are zeroing pages wait for the count to
 121                  * increase to HI before we stop zeroing pages.
 122                  */
 123                 if (vm_page_zero_count >= ZIDLE_HI(vmstats.v_free_count))
 124                         zero_state = 0;
 125         }
 126         return (zero_state);
 127 }
 128
 129 /*
 130  * vm_pagezero should sleep for a longer time when idlezero is disabled or
 131  * when there is an excess of zeroed pages.
 132  */
 133 static int
 134 vm_page_zero_time(void)
 135 {
 136         if (idlezero_enable == 0)
 137                 return (LONG_SLEEP_TIME);
 138         if (vm_page_zero_count >= ZIDLE_HI(vmstats.v_free_count))
 139                 return (LONG_SLEEP_TIME);
 140         return (DEFAULT_SLEEP_TIME);
 141 }
 142
 143 static void
 144 vm_pagezero(void __unused *arg)
 145 {
 146         vm_page_t m = NULL;
 147         struct lwbuf *buf = NULL;
 148         enum zeroidle_state state = STATE_IDLE;
 149         char *pg = NULL;
 150         int npages = 0;
 151         int sleep_time;
 152         int i = 0;
 153
 154         /*
 155          * Adjust thread parameters before entering our loop.  The thread
 156          * is started with the MP lock held and with normal kernel thread
 157          * priority.
 158          *
 159          * Also put us on the last cpu for now.
 160          *
 161          * For now leave the MP lock held, the VM routines cannot be called
 162          * with it released until tokenization is finished.
 163          */
 164         /* rel_mplock(); */
 165         lwkt_setpri_self(TDPRI_IDLE_WORK);
 166         lwkt_setcpu_self(globaldata_find(ncpus - 1));
 167         sleep_time = DEFAULT_SLEEP_TIME;
 168
 169         /*
 170          * Loop forever
 171          */
 172         for (;;) {
 173                 switch(state) {
 174                 case STATE_IDLE:
 175                         /*
 176                          * Wait for work.
 177                          */
 178                         tsleep(&zero_state, 0, "pgzero", sleep_time);
 179                         if (vm_page_zero_check())
 180                                 npages = idlezero_rate / 10;
 181                         sleep_time = vm_page_zero_time();
 182                         if (npages)
 183                                 state = STATE_GET_PAGE; /* Fallthrough */
 184                         break;
 185                 case STATE_GET_PAGE:
 186                         /*
 187                          * Acquire page to zero
 188                          */
 189                         if (--npages == 0) {
 190                                 state = STATE_IDLE;
 191                         } else {
 192                                 m = vm_page_free_fromq_fast();
 193                                 if (m == NULL) {
 194                                         state = STATE_IDLE;
 195                                 } else {
 196                                         state = STATE_ZERO_PAGE;
 197                                         buf = lwbuf_alloc(m);
 198                                         pg = (char *)lwbuf_kva(buf);
 199                                         i = 0;
 200                                 }
 201                         }
 202                         break;
 203                 case STATE_ZERO_PAGE:
 204                         /*
 205                          * Zero-out the page
 206                          */
 207                         while (i < PAGE_SIZE) {
 208                                 if (idlezero_nocache == 1)
 209                                         bzeront(&pg[i], IDLEZERO_RUN);
 210                                 else
 211                                         bzero(&pg[i], IDLEZERO_RUN);
 212                                 i += IDLEZERO_RUN;
 213                                 lwkt_yield();
 214                         }
 215                         state = STATE_RELEASE_PAGE;
 216                         break;
 217                 case STATE_RELEASE_PAGE:
 218                         lwbuf_free(buf);
 219                         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
 220                         vm_page_free_toq(m);
 221                         state = STATE_GET_PAGE;
 222                         ++idlezero_count;
 223                         break;
 224                 }
 225                 lwkt_yield();
 226         }
 227 }
 228
 229 static void
 230 pagezero_start(void __unused *arg)
 231 {
 232         int error;
 233         struct thread *td;
 234
 235         idlezero_nocache = bzeront_avail;
 236
 237         error = kthread_create(vm_pagezero, NULL, &td, "pagezero");
 238         if (error)
 239                 panic("pagezero_start: error %d\n", error);
 240 }
 241
 242 SYSINIT(pagezero, SI_SUB_KTHREAD_VM, SI_ORDER_ANY, pagezero_start, NULL);