thread stage 10: (note stage 9 was the kern/lwkt_rwlock commit). Cleanup
[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 1.5 2003/06/22 04:30:43 dillon 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
94 /*
95  * System initialization
96  *
97  * Note: proc0 from proc.h
98  */
99
100 static void vm_init_limits __P((void *));
101 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
102
103 /*
104  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
105  *
106  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
107  */
108 static void scheduler __P((void *));
109 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
110
111
112 static void swapout __P((struct proc *));
113
114 int
115 kernacc(addr, len, rw)
116         caddr_t addr;
117         int len, rw;
118 {
119         boolean_t rv;
120         vm_offset_t saddr, eaddr;
121         vm_prot_t prot;
122
123         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
124             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
125         prot = rw;
126         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
127         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
128         vm_map_lock_read(kernel_map);
129         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
130         vm_map_unlock_read(kernel_map);
131         return (rv == TRUE);
132 }
133
134 int
135 useracc(addr, len, rw)
136         caddr_t addr;
137         int len, rw;
138 {
139         boolean_t rv;
140         vm_prot_t prot;
141         vm_map_t map;
142         vm_map_entry_t save_hint;
143
144         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
145             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
146         prot = rw;
147         /*
148          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
149          * page tables - they are in the map.
150          *
151          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
152          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
153          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
154          * used as a max in vm_mmap.c.
155          */
156         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
157             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
158                 return (FALSE);
159         }
160         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
161         vm_map_lock_read(map);
162         /*
163          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
164          * the map hint unnecessarily.
165          */
166         save_hint = map->hint;
167         rv = vm_map_check_protection(map,
168             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
169         map->hint = save_hint;
170         vm_map_unlock_read(map);
171         
172         return (rv == TRUE);
173 }
174
175 void
176 vslock(addr, len)
177         caddr_t addr;
178         u_int len;
179 {
180         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
181             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
182 }
183
184 void
185 vsunlock(addr, len)
186         caddr_t addr;
187         u_int len;
188 {
189         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
190             round_page((vm_offset_t)addr + len), TRUE);
191 }
192
193 /*
194  * Implement fork's actions on an address space.
195  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
196  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
197  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
198  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
199  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
200  */
201 void
202 vm_fork(p1, p2, flags)
203         register struct proc *p1, *p2;
204         int flags;
205 {
206         register struct user *up;
207         struct thread *td2;
208
209         if ((flags & RFPROC) == 0) {
210                 /*
211                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
212                  * this changes shared memory amongst threads, into
213                  * COW locally.
214                  */
215                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
216                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
217                                 vmspace_unshare(p1);
218                         }
219                 }
220                 cpu_fork(p1, p2, flags);
221                 return;
222         }
223
224         if (flags & RFMEM) {
225                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
226                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
227         }
228
229         while (vm_page_count_severe()) {
230                 VM_WAIT;
231         }
232
233         if ((flags & RFMEM) == 0) {
234                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
235
236                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
237
238                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
239                         shmfork(p1, p2);
240         }
241
242         td2 = lwkt_alloc_thread();
243         pmap_init_proc(p2, td2);
244
245         up = p2->p_addr;
246
247         /*
248          * p_stats currently points at fields in the user struct
249          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
250          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
251          *
252          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
253          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
254          */
255         p2->p_stats = &up->u_stats;
256         if (p2->p_sigacts == NULL) {
257                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
258                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
259                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
260                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
261         }
262
263         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
264             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
265                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
266         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
267             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
268                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
269
270
271         /*
272          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
273          * and make the child ready to run.
274          */
275         cpu_fork(p1, p2, flags);
276 }
277
278 /*
279  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
280  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while  
281  * the process was still executing.
282  */
283 void
284 vm_waitproc(struct proc *p)
285 {
286         cpu_wait(p);
287         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
288 }
289
290 /*
291  * Set default limits for VM system.
292  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
293  *
294  * XXX should probably act directly on proc0.
295  */
296 static void
297 vm_init_limits(udata)
298         void *udata;
299 {
300         register struct proc *p = udata;
301         int rss_limit;
302
303         /*
304          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
305          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
306          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
307          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
308          * and reduces thrashing of the object cache.
309          */
310         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
311         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
312         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
313         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
314         /* limit the limit to no less than 2MB */
315         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
316         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
317         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
318 }
319
320 void
321 faultin(p)
322         struct proc *p;
323 {
324         int s;
325
326         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
327
328                 ++p->p_lock;
329
330                 pmap_swapin_proc(p);
331
332                 s = splhigh();
333
334                 if (p->p_stat == SRUN)
335                         setrunqueue(p);
336
337                 p->p_flag |= P_INMEM;
338
339                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
340                 --p->p_lock;
341                 splx(s);
342
343         }
344 }
345
346 /*
347  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
348  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
349  * time, it will be swapped in anyway.
350  */
351 /* ARGSUSED*/
352 static void
353 scheduler(dummy)
354         void *dummy;
355 {
356         register struct proc *p;
357         register int pri;
358         struct proc *pp;
359         int ppri;
360
361 loop:
362         if (vm_page_count_min()) {
363                 VM_WAIT;
364                 goto loop;
365         }
366
367         pp = NULL;
368         ppri = INT_MIN;
369         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
370                 if (p->p_stat == SRUN &&
371                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
372
373                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
374                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
375                                 pri -= p->p_nice * 8;
376                         }
377
378                         /*
379                          * if this process is higher priority and there is
380                          * enough space, then select this process instead of
381                          * the previous selection.
382                          */
383                         if (pri > ppri) {
384                                 pp = p;
385                                 ppri = pri;
386                         }
387                 }
388         }
389
390         /*
391          * Nothing to do, back to sleep.
392          */
393         if ((p = pp) == NULL) {
394                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", 0);
395                 goto loop;
396         }
397         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
398
399         /*
400          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
401          */
402         faultin(p);
403         p->p_swtime = 0;
404         goto loop;
405 }
406
407 #ifndef NO_SWAPPING
408
409 #define swappable(p) \
410         (((p)->p_lock == 0) && \
411                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
412
413
414 /*
415  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
416  */
417 static int swap_idle_threshold1 = 2;
418 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
419         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
420
421 /*
422  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
423  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
424  */
425 static int swap_idle_threshold2 = 10;
426 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
427         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
428
429 /*
430  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
431  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
432  * process in case we need the room for a swapin.
433  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
434  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
435  * if any, otherwise the longest-resident process.
436  */
437 void
438 swapout_procs(action)
439 int action;
440 {
441         register struct proc *p;
442         struct proc *outp, *outp2;
443         int outpri, outpri2;
444         int didswap = 0;
445
446         outp = outp2 = NULL;
447         outpri = outpri2 = INT_MIN;
448 retry:
449         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
450                 struct vmspace *vm;
451                 if (!swappable(p))
452                         continue;
453
454                 vm = p->p_vmspace;
455
456                 switch (p->p_stat) {
457                 default:
458                         continue;
459
460                 case SSLEEP:
461                 case SSTOP:
462                         /*
463                          * do not swapout a realtime process
464                          */
465                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
466                                 continue;
467
468                         /*
469                          * Do not swapout a process waiting on a critical
470                          * event of some kind.  Also guarantee swap_idle_threshold1
471                          * time in memory.
472                          */
473                         if (((p->p_priority & 0x7f) < PSOCK) ||
474                                 (p->p_slptime < swap_idle_threshold1))
475                                 continue;
476
477                         /*
478                          * If the system is under memory stress, or if we are swapping
479                          * idle processes >= swap_idle_threshold2, then swap the process
480                          * out.
481                          */
482                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
483                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
484                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
485                                 continue;
486
487                         ++vm->vm_refcnt;
488                         /*
489                          * do not swapout a process that is waiting for VM
490                          * data structures there is a possible deadlock.
491                          */
492                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
493                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
494                                         (void *)0, curproc)) {
495                                 vmspace_free(vm);
496                                 continue;
497                         }
498                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
499                         /*
500                          * If the process has been asleep for awhile and had
501                          * most of its pages taken away already, swap it out.
502                          */
503                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
504                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
505                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
506                                 swapout(p);
507                                 vmspace_free(vm);
508                                 didswap++;
509                                 goto retry;
510                         }
511
512                         /*
513                          * cleanup our reference
514                          */
515                         vmspace_free(vm);
516                 }
517         }
518         /*
519          * If we swapped something out, and another process needed memory,
520          * then wakeup the sched process.
521          */
522         if (didswap)
523                 wakeup(&proc0);
524 }
525
526 static void
527 swapout(p)
528         register struct proc *p;
529 {
530
531 #if defined(SWAP_DEBUG)
532         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
533 #endif
534         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
535         /*
536          * remember the process resident count
537          */
538         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
539
540         (void) splhigh();
541         p->p_flag &= ~P_INMEM;
542         p->p_flag |= P_SWAPPING;
543         if (p->p_stat == SRUN)
544                 remrunqueue(p);
545         (void) spl0();
546
547         pmap_swapout_proc(p);
548
549         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
550         p->p_swtime = 0;
551 }
552 #endif /* !NO_SWAPPING */