thread stage 4: remove curpcb, use td_pcb reference instead. Move the pcb
[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 1.3 2003/06/18 18:30:13 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
208         if ((flags & RFPROC) == 0) {
209                 /*
210                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
211                  * this changes shared memory amongst threads, into
212                  * COW locally.
213                  */
214                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
215                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
216                                 vmspace_unshare(p1);
217                         }
218                 }
219                 cpu_fork(p1, p2, flags);
220                 return;
221         }
222
223         if (flags & RFMEM) {
224                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
225                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
226         }
227
228         while (vm_page_count_severe()) {
229                 VM_WAIT;
230         }
231
232         if ((flags & RFMEM) == 0) {
233                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
234
235                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
236
237                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
238                         shmfork(p1, p2);
239         }
240
241         pmap_new_proc(p2);
242         pmap_new_thread(p2);
243
244         up = p2->p_addr;
245
246         /*
247          * p_stats currently points at fields in the user struct
248          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
249          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
250          *
251          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
252          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
253          */
254         p2->p_stats = &up->u_stats;
255         if (p2->p_sigacts == NULL) {
256                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
257                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
258                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
259                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
260         }
261
262         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
263             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
264                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
265         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
266             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
267                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
268
269
270         /*
271          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
272          * and make the child ready to run.
273          */
274         cpu_fork(p1, p2, flags);
275 }
276
277 /*
278  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
279  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while  
280  * the process was still executing.
281  */
282 void
283 vm_waitproc(struct proc *p)
284 {
285         cpu_wait(p);
286         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
287 }
288
289 /*
290  * Set default limits for VM system.
291  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
292  *
293  * XXX should probably act directly on proc0.
294  */
295 static void
296 vm_init_limits(udata)
297         void *udata;
298 {
299         register struct proc *p = udata;
300         int rss_limit;
301
302         /*
303          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
304          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
305          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
306          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
307          * and reduces thrashing of the object cache.
308          */
309         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
310         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
311         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
312         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
313         /* limit the limit to no less than 2MB */
314         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
315         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
316         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
317 }
318
319 void
320 faultin(p)
321         struct proc *p;
322 {
323         int s;
324
325         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
326
327                 ++p->p_lock;
328
329                 pmap_swapin_proc(p);
330
331                 s = splhigh();
332
333                 if (p->p_stat == SRUN)
334                         setrunqueue(p);
335
336                 p->p_flag |= P_INMEM;
337
338                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
339                 --p->p_lock;
340                 splx(s);
341
342         }
343 }
344
345 /*
346  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
347  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
348  * time, it will be swapped in anyway.
349  */
350 /* ARGSUSED*/
351 static void
352 scheduler(dummy)
353         void *dummy;
354 {
355         register struct proc *p;
356         register int pri;
357         struct proc *pp;
358         int ppri;
359
360 loop:
361         if (vm_page_count_min()) {
362                 VM_WAIT;
363                 goto loop;
364         }
365
366         pp = NULL;
367         ppri = INT_MIN;
368         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
369                 if (p->p_stat == SRUN &&
370                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
371
372                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
373                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
374                                 pri -= p->p_nice * 8;
375                         }
376
377                         /*
378                          * if this process is higher priority and there is
379                          * enough space, then select this process instead of
380                          * the previous selection.
381                          */
382                         if (pri > ppri) {
383                                 pp = p;
384                                 ppri = pri;
385                         }
386                 }
387         }
388
389         /*
390          * Nothing to do, back to sleep.
391          */
392         if ((p = pp) == NULL) {
393                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", 0);
394                 goto loop;
395         }
396         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
397
398         /*
399          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
400          */
401         faultin(p);
402         p->p_swtime = 0;
403         goto loop;
404 }
405
406 #ifndef NO_SWAPPING
407
408 #define swappable(p) \
409         (((p)->p_lock == 0) && \
410                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
411
412
413 /*
414  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
415  */
416 static int swap_idle_threshold1 = 2;
417 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
418         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
419
420 /*
421  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
422  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
423  */
424 static int swap_idle_threshold2 = 10;
425 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
426         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
427
428 /*
429  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
430  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
431  * process in case we need the room for a swapin.
432  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
433  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
434  * if any, otherwise the longest-resident process.
435  */
436 void
437 swapout_procs(action)
438 int action;
439 {
440         register struct proc *p;
441         struct proc *outp, *outp2;
442         int outpri, outpri2;
443         int didswap = 0;
444
445         outp = outp2 = NULL;
446         outpri = outpri2 = INT_MIN;
447 retry:
448         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
449                 struct vmspace *vm;
450                 if (!swappable(p))
451                         continue;
452
453                 vm = p->p_vmspace;
454
455                 switch (p->p_stat) {
456                 default:
457                         continue;
458
459                 case SSLEEP:
460                 case SSTOP:
461                         /*
462                          * do not swapout a realtime process
463                          */
464                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
465                                 continue;
466
467                         /*
468                          * Do not swapout a process waiting on a critical
469                          * event of some kind.  Also guarantee swap_idle_threshold1
470                          * time in memory.
471                          */
472                         if (((p->p_priority & 0x7f) < PSOCK) ||
473                                 (p->p_slptime < swap_idle_threshold1))
474                                 continue;
475
476                         /*
477                          * If the system is under memory stress, or if we are swapping
478                          * idle processes >= swap_idle_threshold2, then swap the process
479                          * out.
480                          */
481                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
482                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
483                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
484                                 continue;
485
486                         ++vm->vm_refcnt;
487                         /*
488                          * do not swapout a process that is waiting for VM
489                          * data structures there is a possible deadlock.
490                          */
491                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
492                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
493                                         (void *)0, curproc)) {
494                                 vmspace_free(vm);
495                                 continue;
496                         }
497                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
498                         /*
499                          * If the process has been asleep for awhile and had
500                          * most of its pages taken away already, swap it out.
501                          */
502                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
503                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
504                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
505                                 swapout(p);
506                                 vmspace_free(vm);
507                                 didswap++;
508                                 goto retry;
509                         }
510
511                         /*
512                          * cleanup our reference
513                          */
514                         vmspace_free(vm);
515                 }
516         }
517         /*
518          * If we swapped something out, and another process needed memory,
519          * then wakeup the sched process.
520          */
521         if (didswap)
522                 wakeup(&proc0);
523 }
524
525 static void
526 swapout(p)
527         register struct proc *p;
528 {
529
530 #if defined(SWAP_DEBUG)
531         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
532 #endif
533         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
534         /*
535          * remember the process resident count
536          */
537         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
538
539         (void) splhigh();
540         p->p_flag &= ~P_INMEM;
541         p->p_flag |= P_SWAPPING;
542         if (p->p_stat == SRUN)
543                 remrunqueue(p);
544         (void) spl0();
545
546         pmap_swapout_proc(p);
547
548         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
549         p->p_swtime = 0;
550 }
551 #endif /* !NO_SWAPPING */