Make the addr parameter to kernacc and useracc const.
[dragonfly.git] / 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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)vm_glue.c     8.6 (Berkeley) 1/5/94
37  *
38  *
39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
40  * All rights reserved.
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  *
62  * $FreeBSD: src/sys/vm/vm_glue.c,v 1.94.2.4 2003/01/13 22:51:17 dillon Exp $
63  * $DragonFly: src/sys/vm/vm_glue.c,v 1.27 2004/08/15 15:00:22 joerg Exp $
64  */
65
66 #include "opt_vm.h"
67
68 #include <sys/param.h>
69 #include <sys/systm.h>
70 #include <sys/proc.h>
71 #include <sys/resourcevar.h>
72 #include <sys/buf.h>
73 #include <sys/shm.h>
74 #include <sys/vmmeter.h>
75 #include <sys/sysctl.h>
76
77 #include <sys/kernel.h>
78 #include <sys/unistd.h>
79
80 #include <machine/limits.h>
81
82 #include <vm/vm.h>
83 #include <vm/vm_param.h>
84 #include <sys/lock.h>
85 #include <vm/pmap.h>
86 #include <vm/vm_map.h>
87 #include <vm/vm_page.h>
88 #include <vm/vm_pageout.h>
89 #include <vm/vm_kern.h>
90 #include <vm/vm_extern.h>
91
92 #include <sys/user.h>
93 #include <vm/vm_page2.h>
94
95 /*
96  * System initialization
97  *
98  * Note: proc0 from proc.h
99  */
100
101 static void vm_init_limits (void *);
102 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
103
104 /*
105  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
106  *
107  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
108  */
109 static void scheduler (void *);
110 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
111
112
113 static void swapout (struct proc *);
114
115 int
116 kernacc(c_caddr_t addr, int len, int rw)
117 {
118         boolean_t rv;
119         vm_offset_t saddr, eaddr;
120         vm_prot_t prot;
121
122         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
123             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
124         prot = rw;
125         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
126         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
127         vm_map_lock_read(kernel_map);
128         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
129         vm_map_unlock_read(kernel_map);
130         return (rv == TRUE);
131 }
132
133 int
134 useracc(c_caddr_t addr, int len, int rw)
135 {
136         boolean_t rv;
137         vm_prot_t prot;
138         vm_map_t map;
139         vm_map_entry_t save_hint;
140
141         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
142             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
143         prot = rw;
144         /*
145          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
146          * page tables - they are in the map.
147          *
148          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
149          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
150          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
151          * used as a max in vm_mmap.c.
152          */
153         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
154             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
155                 return (FALSE);
156         }
157         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
158         vm_map_lock_read(map);
159         /*
160          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
161          * the map hint unnecessarily.
162          */
163         save_hint = map->hint;
164         rv = vm_map_check_protection(map,
165             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
166         map->hint = save_hint;
167         vm_map_unlock_read(map);
168         
169         return (rv == TRUE);
170 }
171
172 void
173 vslock(caddr_t addr, u_int len)
174 {
175         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
176             round_page((vm_offset_t)addr + len), 0);
177 }
178
179 void
180 vsunlock(caddr_t addr, u_int len)
181 {
182         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
183             round_page((vm_offset_t)addr + len), KM_PAGEABLE);
184 }
185
186 /*
187  * Implement fork's actions on an address space.
188  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
189  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
190  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
191  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
192  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
193  */
194 void
195 vm_fork(struct proc *p1, struct proc *p2, int flags)
196 {
197         struct user *up;
198         struct thread *td2;
199
200         if ((flags & RFPROC) == 0) {
201                 /*
202                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
203                  * this changes shared memory amongst threads, into
204                  * COW locally.
205                  */
206                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
207                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
208                                 vmspace_unshare(p1);
209                         }
210                 }
211                 cpu_fork(p1, p2, flags);
212                 return;
213         }
214
215         if (flags & RFMEM) {
216                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
217                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
218         }
219
220         while (vm_page_count_severe()) {
221                 vm_wait();
222         }
223
224         if ((flags & RFMEM) == 0) {
225                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
226
227                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
228
229                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
230                         shmfork(p1, p2);
231         }
232
233         td2 = lwkt_alloc_thread(NULL, LWKT_THREAD_STACK, -1);
234         pmap_init_proc(p2, td2);
235         lwkt_setpri(td2, TDPRI_KERN_USER);
236         lwkt_set_comm(td2, "%s", p1->p_comm);
237
238         up = p2->p_addr;
239
240         /*
241          * p_stats currently points at fields in the user struct
242          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
243          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
244          *
245          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
246          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
247          */
248         p2->p_stats = &up->u_stats;
249         if (p2->p_sigacts == NULL) {
250                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
251                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
252                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
253                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
254         }
255
256         bzero(&up->u_stats, sizeof(struct pstats));
257         bcopy(&p1->p_stats->p_prof, &up->u_stats.p_prof,
258                 sizeof(struct uprof));
259         bcopy(&p1->p_thread->td_start, &p2->p_thread->td_start,
260                 sizeof(struct timeval));
261
262
263         /*
264          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
265          * and make the child ready to run.
266          */
267         cpu_fork(p1, p2, flags);
268 }
269
270 /*
271  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
272  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while  
273  * the process was still executing.
274  */
275 void
276 vm_waitproc(struct proc *p)
277 {
278         cpu_proc_wait(p);
279         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
280 }
281
282 /*
283  * Set default limits for VM system.
284  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
285  *
286  * XXX should probably act directly on proc0.
287  */
288 static void
289 vm_init_limits(void *udata)
290 {
291         struct proc *p = udata;
292         int rss_limit;
293
294         /*
295          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
296          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
297          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
298          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
299          * and reduces thrashing of the object cache.
300          */
301         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
302         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
303         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
304         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
305         /* limit the limit to no less than 2MB */
306         rss_limit = max(vmstats.v_free_count, 512);
307         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
308         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
309 }
310
311 void
312 faultin(struct proc *p)
313 {
314         int s;
315
316         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
317
318                 ++p->p_lock;
319
320                 pmap_swapin_proc(p);
321
322                 s = splhigh();
323
324                 /*
325                  * The process is in the kernel and controlled by LWKT,
326                  * so we just schedule it rather then call setrunqueue().
327                  */
328                 if (p->p_stat == SRUN)
329                         lwkt_schedule(p->p_thread);
330
331                 p->p_flag |= P_INMEM;
332
333                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
334                 --p->p_lock;
335                 splx(s);
336
337         }
338 }
339
340 /*
341  * Kernel initialization eventually falls through to this function,
342  * which is process 0.
343  *
344  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
345  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
346  * time, it will be swapped in anyway.
347  */
348 /* ARGSUSED*/
349 static void
350 scheduler(void *dummy)
351 {
352         struct proc *p;
353         int pri;
354         struct proc *pp;
355         int ppri;
356
357         KKASSERT(!IN_CRITICAL_SECT(curthread));
358 loop:
359         if (vm_page_count_min()) {
360                 vm_wait();
361                 goto loop;
362         }
363
364         pp = NULL;
365         ppri = INT_MIN;
366         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
367                 if (p->p_stat == SRUN &&
368                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
369
370                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
371                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
372                                 pri -= p->p_nice * 8;
373                         }
374
375                         /*
376                          * if this process is higher priority and there is
377                          * enough space, then select this process instead of
378                          * the previous selection.
379                          */
380                         if (pri > ppri) {
381                                 pp = p;
382                                 ppri = pri;
383                         }
384                 }
385         }
386
387         /*
388          * Nothing to do, back to sleep.
389          */
390         if ((p = pp) == NULL) {
391                 tsleep(&proc0, 0, "sched", 0);
392                 goto loop;
393         }
394         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
395
396         /*
397          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
398          */
399         faultin(p);
400         p->p_swtime = 0;
401         goto loop;
402 }
403
404 #ifndef NO_SWAPPING
405
406 #define swappable(p) \
407         (((p)->p_lock == 0) && \
408                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
409
410
411 /*
412  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
413  */
414 static int swap_idle_threshold1 = 2;
415 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
416         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
417
418 /*
419  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
420  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
421  */
422 static int swap_idle_threshold2 = 10;
423 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
424         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
425
426 /*
427  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
428  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
429  * process in case we need the room for a swapin.
430  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
431  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
432  * if any, otherwise the longest-resident process.
433  */
434 void
435 swapout_procs(int action)
436 {
437         struct proc *p;
438         struct proc *outp, *outp2;
439         int outpri, outpri2;
440         int didswap = 0;
441
442         outp = outp2 = NULL;
443         outpri = outpri2 = INT_MIN;
444 retry:
445         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
446                 struct vmspace *vm;
447                 if (!swappable(p))
448                         continue;
449
450                 vm = p->p_vmspace;
451
452                 switch (p->p_stat) {
453                 default:
454                         continue;
455
456                 case SSLEEP:
457                 case SSTOP:
458                         /*
459                          * do not swapout a realtime process
460                          */
461                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
462                                 continue;
463
464                         /*
465                          * YYY do not swapout a proc waiting on a critical
466                          * event.
467                          *
468                          * Guarentee swap_idle_threshold time in memory
469                          */
470                         if (p->p_slptime < swap_idle_threshold1)
471                                 continue;
472
473                         /*
474                          * If the system is under memory stress, or if we
475                          * are swapping idle processes >= swap_idle_threshold2,
476                          * then swap the process out.
477                          */
478                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
479                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
480                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
481                                 continue;
482
483                         ++vm->vm_refcnt;
484                         /*
485                          * do not swapout a process that is waiting for VM
486                          * data structures there is a possible deadlock.
487                          */
488                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
489                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
490                                         NULL, curthread)) {
491                                 vmspace_free(vm);
492                                 continue;
493                         }
494                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
495                         /*
496                          * If the process has been asleep for awhile and had
497                          * most of its pages taken away already, swap it out.
498                          */
499                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
500                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
501                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
502                                 swapout(p);
503                                 vmspace_free(vm);
504                                 didswap++;
505                                 goto retry;
506                         }
507
508                         /*
509                          * cleanup our reference
510                          */
511                         vmspace_free(vm);
512                 }
513         }
514         /*
515          * If we swapped something out, and another process needed memory,
516          * then wakeup the sched process.
517          */
518         if (didswap)
519                 wakeup(&proc0);
520 }
521
522 static void
523 swapout(struct proc *p)
524 {
525
526 #if defined(SWAP_DEBUG)
527         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
528 #endif
529         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
530         /*
531          * remember the process resident count
532          */
533         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
534
535         (void) splhigh();
536         p->p_flag &= ~P_INMEM;
537         p->p_flag |= P_SWAPPING;
538         if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
539                 remrunqueue(p);
540         (void) spl0();
541
542         pmap_swapout_proc(p);
543
544         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
545         p->p_swtime = 0;
546 }
547 #endif /* !NO_SWAPPING */