sys/vm/vm_map.h

   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  *      @(#)vm_map.h    8.9 (Berkeley) 5/17/95
  37  *
  38  *
  39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  43  *
  44  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  45  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  46  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  47  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  48  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  49  *
  50  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  51  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  52  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  53  *
  54  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  55  *
  56  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  57  *  School of Computer Science
  58  *  Carnegie Mellon University
  59  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  60  *
  61  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  62  * rights to redistribute these changes.
  63  *
  64  * $FreeBSD: src/sys/vm/vm_map.h,v 1.54.2.5 2003/01/13 22:51:17 dillon Exp $
  65  * $DragonFly: src/sys/vm/vm_map.h,v 1.24 2006/09/12 18:41:32 dillon Exp $
  66  */
  67
  68 /*
  69  *      Virtual memory map module definitions.
  70  */
  71
  72 #ifndef _VM_VM_MAP_H_
  73 #define _VM_VM_MAP_H_
  74
  75 #ifndef _SYS_TYPES_H_
  76 #include <sys/types.h>
  77 #endif
  78 #ifndef _SYS_TREE_H_
  79 #include <sys/tree.h>
  80 #endif
  81 #ifndef _SYS_LOCK_H_
  82 #include <sys/lock.h>
  83 #endif
  84 #ifndef _VM_VM_H_
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #endif
  87 #ifndef _MACHINE_PMAP_H_
  88 #include <machine/pmap.h>
  89 #endif
  90
  91 struct vm_map_rb_tree;
  92 RB_PROTOTYPE(vm_map_rb_tree, vm_map_entry, rb_entry, rb_vm_map_compare);
  93
  94 /*
  95  *      Types defined:
  96  *
  97  *      vm_map_t                the high-level address map data structure.
  98  *      vm_map_entry_t          an entry in an address map.
  99  */
 100
 101 typedef u_int vm_eflags_t;
 102
 103 /*
 104  *      Objects which live in maps may be either VM objects, or
 105  *      another map (called a "sharing map") which denotes read-write
 106  *      sharing with other maps.
 107  */
 108
 109 union vm_map_object {
 110         struct vm_object *vm_object;    /* object object */
 111         struct vm_map *sub_map;         /* belongs to another map */
 112 };
 113
 114 /*
 115  *      Address map entries consist of start and end addresses,
 116  *      a VM object (or sharing map) and offset into that object,
 117  *      and user-exported inheritance and protection information.
 118  *      Also included is control information for virtual copy operations.
 119  *
 120  *      When used with MAP_STACK, avail_ssize is used to determine the
 121  *      limits of stack growth.
 122  *
 123  *      When used with VM_MAPTYPE_VPAGETABLE, avail_ssize stores the
 124  *      page directory index.
 125  */
 126 struct vm_map_entry {
 127         struct vm_map_entry *prev;      /* previous entry */
 128         struct vm_map_entry *next;      /* next entry */
 129         RB_ENTRY(vm_map_entry) rb_entry;
 130         vm_offset_t start;              /* start address */
 131         vm_offset_t end;                /* end address */
 132         vm_offset_t avail_ssize;        /* amt can grow if this is a stack */
 133         union vm_map_object object;     /* object I point to */
 134         vm_ooffset_t offset;            /* offset into object */
 135         vm_eflags_t eflags;             /* map entry flags */
 136         vm_maptype_t maptype;           /* type of VM mapping */
 137         vm_prot_t protection;           /* protection code */
 138         vm_prot_t max_protection;       /* maximum protection */
 139         vm_inherit_t inheritance;       /* inheritance */
 140         int wired_count;                /* can be paged if = 0 */
 141         vm_pindex_t lastr;              /* last read */
 142 };
 143
 144 #define MAP_ENTRY_NOSYNC                0x0001
 145 #define MAP_ENTRY_UNUSED0002            0x0002
 146 #define MAP_ENTRY_COW                   0x0004
 147 #define MAP_ENTRY_NEEDS_COPY            0x0008
 148 #define MAP_ENTRY_NOFAULT               0x0010
 149 #define MAP_ENTRY_USER_WIRED            0x0020
 150
 151 #define MAP_ENTRY_BEHAV_NORMAL          0x0000  /* default behavior */
 152 #define MAP_ENTRY_BEHAV_SEQUENTIAL      0x0040  /* expect sequential access */
 153 #define MAP_ENTRY_BEHAV_RANDOM          0x0080  /* expect random access */
 154 #define MAP_ENTRY_BEHAV_RESERVED        0x00C0  /* future use */
 155
 156 #define MAP_ENTRY_BEHAV_MASK            0x00C0
 157
 158 #define MAP_ENTRY_IN_TRANSITION         0x0100  /* entry being changed */
 159 #define MAP_ENTRY_NEEDS_WAKEUP          0x0200  /* waiter's in transition */
 160 #define MAP_ENTRY_NOCOREDUMP            0x0400  /* don't include in a core */
 161
 162 /*
 163  * flags for vm_map_[un]clip_range()
 164  */
 165 #define MAP_CLIP_NO_HOLES               0x0001
 166
 167 /*
 168  * This reserve count for vm_map_entry_reserve() should cover all nominal
 169  * single-insertion operations, including any necessary clipping.
 170  */
 171 #define MAP_RESERVE_COUNT       4
 172 #define MAP_RESERVE_SLOP        32
 173
 174 static __inline u_char
 175 vm_map_entry_behavior(struct vm_map_entry *entry)
 176 {
 177         return entry->eflags & MAP_ENTRY_BEHAV_MASK;
 178 }
 179
 180 static __inline void
 181 vm_map_entry_set_behavior(struct vm_map_entry *entry, u_char behavior)
 182 {
 183         entry->eflags = (entry->eflags & ~MAP_ENTRY_BEHAV_MASK) |
 184                 (behavior & MAP_ENTRY_BEHAV_MASK);
 185 }
 186
 187 /*
 188  *      Maps are doubly-linked lists of map entries, kept sorted
 189  *      by address.  A single hint is provided to start
 190  *      searches again from the last successful search,
 191  *      insertion, or removal.
 192  *
 193  *      Note: the lock structure cannot be the first element of vm_map
 194  *      because this can result in a running lockup between two or more
 195  *      system processes trying to kmem_alloc_wait() due to kmem_alloc_wait()
 196  *      and free tsleep/waking up 'map' and the underlying lockmgr also
 197  *      sleeping and waking up on 'map'.  The lockup occurs when the map fills
 198  *      up.  The 'exec' map, for example.
 199  */
 200 struct vm_map {
 201         struct vm_map_entry header;     /* List of entries */
 202         RB_HEAD(vm_map_rb_tree, vm_map_entry) rb_root;
 203         struct lock lock;               /* Lock for map data */
 204         int nentries;                   /* Number of entries */
 205         vm_size_t size;                 /* virtual size */
 206         u_char system_map;              /* Am I a system map? */
 207         u_char infork;                  /* Am I in fork processing? */
 208         vm_map_entry_t hint;            /* hint for quick lookups */
 209         unsigned int timestamp;         /* Version number */
 210         vm_map_entry_t first_free;      /* First free space hint */
 211         struct pmap *pmap;              /* Physical map */
 212 #define min_offset              header.start
 213 #define max_offset              header.end
 214 };
 215
 216 /*
 217  * Registered upcall
 218  */
 219 struct upcall;
 220
 221 struct vmupcall {
 222         struct vmupcall *vu_next;
 223         void            *vu_func;       /* user upcall function */
 224         void            *vu_data;       /* user data */
 225         void            *vu_ctx;        /* user context function */
 226         struct lwp      *vu_lwp;        /* process that registered upcall */
 227         int             vu_id;          /* upcall identifier */
 228         int             vu_pending;     /* upcall request pending */
 229 };
 230
 231 /*
 232  * Shareable process virtual address space.
 233  * May eventually be merged with vm_map.
 234  * Several fields are temporary (text, data stuff).
 235  */
 236 struct vmspace {
 237         struct vm_map vm_map;   /* VM address map */
 238         struct pmap vm_pmap;    /* private physical map */
 239         int vm_refcnt;          /* number of references */
 240         caddr_t vm_shm;         /* SYS5 shared memory private data XXX */
 241 /* we copy from vm_startcopy to the end of the structure on fork */
 242 #define vm_startcopy vm_rssize
 243         segsz_t vm_rssize;      /* current resident set size in pages */
 244         segsz_t vm_swrss;       /* resident set size before last swap */
 245         segsz_t vm_tsize;       /* text size (pages) XXX */
 246         segsz_t vm_dsize;       /* data size (pages) XXX */
 247         segsz_t vm_ssize;       /* stack size (pages) */
 248         caddr_t vm_taddr;       /* user virtual address of text XXX */
 249         caddr_t vm_daddr;       /* user virtual address of data XXX */
 250         caddr_t vm_maxsaddr;    /* user VA at max stack growth */
 251         caddr_t vm_minsaddr;    /* user VA at max stack growth */
 252 #define vm_endcopy      vm_exitingcnt
 253         int     vm_exitingcnt;  /* several procsses zombied in exit1 */
 254         int     vm_upccount;    /* number of registered upcalls */
 255         int     vm_pagesupply;
 256         struct vmupcall *vm_upcalls; /* registered upcalls */
 257 };
 258
 259 /*
 260  * Resident executable holding structure.  A user program can take a snapshot
 261  * of just its VM address space (typically done just after dynamic link
 262  * libraries have completed loading) and register it as a resident
 263  * executable associated with the program binary's vnode, which is also
 264  * locked into memory.  Future execs of the vnode will start with a copy
 265  * of the resident vmspace instead of running the binary from scratch,
 266  * avoiding both the kernel ELF loader *AND* all shared library mapping and
 267  * relocation code, and will call a different entry point (the stack pointer
 268  * is reset to the top of the stack) supplied when the vmspace was registered.
 269  */
 270 struct vmresident {
 271         struct vnode    *vr_vnode;              /* associated vnode */
 272         TAILQ_ENTRY(vmresident) vr_link;        /* linked list of res sts */
 273         struct vmspace  *vr_vmspace;            /* vmspace to fork */
 274         intptr_t        vr_entry_addr;          /* registered entry point */
 275         struct sysentvec *vr_sysent;            /* system call vects */
 276         int             vr_id;                  /* registration id */
 277 };
 278
 279 #ifdef _KERNEL
 280 /*
 281  *      Macros:         vm_map_lock, etc.
 282  *      Function:
 283  *              Perform locking on the data portion of a map.  Note that
 284  *              these macros mimic procedure calls returning void.  The
 285  *              semicolon is supplied by the user of these macros, not
 286  *              by the macros themselves.  The macros can safely be used
 287  *              as unbraced elements in a higher level statement.
 288  */
 289
 290 #ifdef DIAGNOSTIC
 291 /* #define MAP_LOCK_DIAGNOSTIC 1 */
 292 #ifdef MAP_LOCK_DIAGNOSTIC
 293 #define vm_map_lock(map) \
 294         do { \
 295                 printf ("locking map LK_EXCLUSIVE: 0x%x\n", map); \
 296                 if (lockmgr(&(map)->lock, LK_EXCLUSIVE) != 0) { \
 297                         panic("vm_map_lock: failed to get lock"); \
 298                 } \
 299                 (map)->timestamp++; \
 300         } while(0)
 301 #else
 302 #define vm_map_lock(map) \
 303         do { \
 304                 if (lockmgr(&(map)->lock, LK_EXCLUSIVE) != 0) { \
 305                         panic("vm_map_lock: failed to get lock"); \
 306                 } \
 307                 (map)->timestamp++; \
 308         } while(0)
 309 #endif
 310 #else
 311 #define vm_map_lock(map) \
 312         do { \
 313                 lockmgr(&(map)->lock, LK_EXCLUSIVE); \
 314                 (map)->timestamp++; \
 315         } while(0)
 316 #endif /* DIAGNOSTIC */
 317
 318 #if defined(MAP_LOCK_DIAGNOSTIC)
 319 #define vm_map_unlock(map) \
 320         do { \
 321                 printf ("locking map LK_RELEASE: 0x%x\n", map); \
 322                 lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE); \
 323         } while (0)
 324 #define vm_map_lock_read(map) \
 325         do { \
 326                 printf ("locking map LK_SHARED: 0x%x\n", map); \
 327                 lockmgr(&(map)->lock, LK_SHARED); \
 328         } while (0)
 329 #define vm_map_unlock_read(map) \
 330         do { \
 331                 printf ("locking map LK_RELEASE: 0x%x\n", map); \
 332                 lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE); \
 333         } while (0)
 334 #else
 335 #define vm_map_unlock(map) \
 336         lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE)
 337 #define vm_map_lock_read(map) \
 338         lockmgr(&(map)->lock, LK_SHARED)
 339 #define vm_map_unlock_read(map) \
 340         lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE)
 341 #endif
 342
 343 static __inline__ int
 344 vm_map_lock_upgrade(vm_map_t map) {
 345         int error;
 346 #if defined(MAP_LOCK_DIAGNOSTIC)
 347         printf("locking map LK_EXCLUPGRADE: 0x%x\n", map);
 348 #endif
 349         error = lockmgr(&map->lock, LK_EXCLUPGRADE);
 350         if (error == 0)
 351                 map->timestamp++;
 352         return error;
 353 }
 354
 355 #if defined(MAP_LOCK_DIAGNOSTIC)
 356 #define vm_map_lock_downgrade(map) \
 357         do { \
 358                 printf ("locking map LK_DOWNGRADE: 0x%x\n", map); \
 359                 lockmgr(&(map)->lock, LK_DOWNGRADE); \
 360         } while (0)
 361 #else
 362 #define vm_map_lock_downgrade(map) \
 363         lockmgr(&(map)->lock, LK_DOWNGRADE)
 364 #endif
 365
 366 #endif /* _KERNEL */
 367
 368 /*
 369  *      Functions implemented as macros
 370  */
 371 #define         vm_map_min(map)         ((map)->min_offset)
 372 #define         vm_map_max(map)         ((map)->max_offset)
 373 #define         vm_map_pmap(map)        ((map)->pmap)
 374
 375 static __inline struct pmap *
 376 vmspace_pmap(struct vmspace *vmspace)
 377 {
 378         return &vmspace->vm_pmap;
 379 }
 380
 381 static __inline long
 382 vmspace_resident_count(struct vmspace *vmspace)
 383 {
 384         return pmap_resident_count(vmspace_pmap(vmspace));
 385 }
 386
 387 /*
 388  * Number of kernel maps and entries to statically allocate, required
 389  * during boot to bootstrap the VM system.
 390  */
 391 #define MAX_KMAP        10
 392 #define MAX_MAPENT      256
 393
 394 /*
 395  * Copy-on-write flags for vm_map operations
 396  */
 397 #define MAP_UNUSED_01           0x0001
 398 #define MAP_COPY_ON_WRITE       0x0002
 399 #define MAP_NOFAULT             0x0004
 400 #define MAP_PREFAULT            0x0008
 401 #define MAP_PREFAULT_PARTIAL    0x0010
 402 #define MAP_DISABLE_SYNCER      0x0020
 403 #define MAP_DISABLE_COREDUMP    0x0100
 404 #define MAP_PREFAULT_MADVISE    0x0200  /* from (user) madvise request */
 405
 406 /*
 407  * vm_fault option flags
 408  */
 409 #define VM_FAULT_NORMAL 0               /* Nothing special */
 410 #define VM_FAULT_CHANGE_WIRING 1        /* Change the wiring as appropriate */
 411 #define VM_FAULT_USER_WIRE 2            /* Likewise, but for user purposes */
 412 #define VM_FAULT_WIRE_MASK (VM_FAULT_CHANGE_WIRING|VM_FAULT_USER_WIRE)
 413 #define VM_FAULT_HOLD 4                 /* Hold the page */
 414 #define VM_FAULT_DIRTY 8                /* Dirty the page */
 415
 416 #ifdef _KERNEL
 417 boolean_t vm_map_check_protection (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t);
 418 struct pmap;
 419 struct globaldata;
 420 void vm_map_entry_reserve_cpu_init(struct globaldata *gd);
 421 int vm_map_entry_reserve(int);
 422 int vm_map_entry_kreserve(int);
 423 void vm_map_entry_release(int);
 424 void vm_map_entry_krelease(int);
 425 vm_map_t vm_map_create (struct pmap *, vm_offset_t, vm_offset_t);
 426 int vm_map_delete (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, int *);
 427 int vm_map_find (vm_map_t, vm_object_t, vm_ooffset_t,
 428                  vm_offset_t *, vm_size_t,
 429                  boolean_t,
 430                  vm_maptype_t,
 431                  vm_prot_t, vm_prot_t,
 432                  int);
 433 int vm_map_findspace (vm_map_t, vm_offset_t, vm_size_t, vm_offset_t, vm_offset_t *);
 434 int vm_map_inherit (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_inherit_t);
 435 void vm_map_init (struct vm_map *, vm_offset_t, vm_offset_t);
 436 int vm_map_insert (vm_map_t, int *, vm_object_t, vm_ooffset_t,
 437                    vm_offset_t, vm_offset_t,
 438                    vm_maptype_t,
 439                    vm_prot_t, vm_prot_t,
 440                    int);
 441 int vm_map_lookup (vm_map_t *, vm_offset_t, vm_prot_t, vm_map_entry_t *, vm_object_t *,
 442     vm_pindex_t *, vm_prot_t *, boolean_t *);
 443 void vm_map_lookup_done (vm_map_t, vm_map_entry_t, int);
 444 boolean_t vm_map_lookup_entry (vm_map_t, vm_offset_t, vm_map_entry_t *);
 445 int vm_map_wire (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, int);
 446 int vm_map_unwire (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, boolean_t);
 447 int vm_map_clean (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, boolean_t, boolean_t);
 448 int vm_map_protect (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t, boolean_t);
 449 int vm_map_remove (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 450 void vm_map_startup (void);
 451 int vm_map_submap (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_map_t);
 452 int vm_map_madvise (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, int);
 453 void vm_map_simplify_entry (vm_map_t, vm_map_entry_t, int *);
 454 void vm_init2 (void);
 455 int vm_uiomove (vm_map_t, vm_object_t, off_t, int, vm_offset_t, int *);
 456 int vm_map_stack (vm_map_t, vm_offset_t, vm_size_t, vm_prot_t, vm_prot_t, int);
 457 int vm_map_growstack (struct proc *p, vm_offset_t addr);
 458 int vmspace_swap_count (struct vmspace *vmspace);
 459 void vm_map_set_wired_quick(vm_map_t map, vm_offset_t addr, vm_size_t size, int *);
 460
 461 #endif
 462 #endif                          /* _VM_VM_MAP_H_ */