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 1.2 2003/06/17 04:29:00 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
 243         up = p2->p_addr;
 244
 245         /*
 246          * p_stats currently points at fields in the user struct
 247          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 248          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 249          *
 250          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 251          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 252          */
 253         p2->p_stats = &up->u_stats;
 254         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 255                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 256                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 257                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 258                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 259         }
 260
 261         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
 262             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
 263                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
 264         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
 265             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
 266                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
 267
 268
 269         /*
 270          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 271          * and make the child ready to run.
 272          */
 273         cpu_fork(p1, p2, flags);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 278  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 279  * the process was still executing.
 280  */
 281 void
 282 vm_waitproc(struct proc *p)
 283 {
 284         cpu_wait(p);
 285         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Set default limits for VM system.
 290  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 291  *
 292  * XXX should probably act directly on proc0.
 293  */
 294 static void
 295 vm_init_limits(udata)
 296         void *udata;
 297 {
 298         register struct proc *p = udata;
 299         int rss_limit;
 300
 301         /*
 302          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 303          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 304          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 305          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 306          * and reduces thrashing of the object cache.
 307          */
 308         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 309         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 310         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 311         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 312         /* limit the limit to no less than 2MB */
 313         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 314         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 315         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 316 }
 317
 318 void
 319 faultin(p)
 320         struct proc *p;
 321 {
 322         int s;
 323
 324         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 325
 326                 ++p->p_lock;
 327
 328                 pmap_swapin_proc(p);
 329
 330                 s = splhigh();
 331
 332                 if (p->p_stat == SRUN)
 333                         setrunqueue(p);
 334
 335                 p->p_flag |= P_INMEM;
 336
 337                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 338                 --p->p_lock;
 339                 splx(s);
 340
 341         }
 342 }
 343
 344 /*
 345  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 346  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 347  * time, it will be swapped in anyway.
 348  */
 349 /* ARGSUSED*/
 350 static void
 351 scheduler(dummy)
 352         void *dummy;
 353 {
 354         register struct proc *p;
 355         register int pri;
 356         struct proc *pp;
 357         int ppri;
 358
 359 loop:
 360         if (vm_page_count_min()) {
 361                 VM_WAIT;
 362                 goto loop;
 363         }
 364
 365         pp = NULL;
 366         ppri = INT_MIN;
 367         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 368                 if (p->p_stat == SRUN &&
 369                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 370
 371                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 372                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 373                                 pri -= p->p_nice * 8;
 374                         }
 375
 376                         /*
 377                          * if this process is higher priority and there is
 378                          * enough space, then select this process instead of
 379                          * the previous selection.
 380                          */
 381                         if (pri > ppri) {
 382                                 pp = p;
 383                                 ppri = pri;
 384                         }
 385                 }
 386         }
 387
 388         /*
 389          * Nothing to do, back to sleep.
 390          */
 391         if ((p = pp) == NULL) {
 392                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", 0);
 393                 goto loop;
 394         }
 395         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 396
 397         /*
 398          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 399          */
 400         faultin(p);
 401         p->p_swtime = 0;
 402         goto loop;
 403 }
 404
 405 #ifndef NO_SWAPPING
 406
 407 #define swappable(p) \
 408         (((p)->p_lock == 0) && \
 409                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 410
 411
 412 /*
 413  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 414  */
 415 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 416 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 417         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 418
 419 /*
 420  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 421  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 422  */
 423 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 424 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 425         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 426
 427 /*
 428  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 429  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 430  * process in case we need the room for a swapin.
 431  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 432  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 433  * if any, otherwise the longest-resident process.
 434  */
 435 void
 436 swapout_procs(action)
 437 int action;
 438 {
 439         register struct proc *p;
 440         struct proc *outp, *outp2;
 441         int outpri, outpri2;
 442         int didswap = 0;
 443
 444         outp = outp2 = NULL;
 445         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 446 retry:
 447         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 448                 struct vmspace *vm;
 449                 if (!swappable(p))
 450                         continue;
 451
 452                 vm = p->p_vmspace;
 453
 454                 switch (p->p_stat) {
 455                 default:
 456                         continue;
 457
 458                 case SSLEEP:
 459                 case SSTOP:
 460                         /*
 461                          * do not swapout a realtime process
 462                          */
 463                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 464                                 continue;
 465
 466                         /*
 467                          * Do not swapout a process waiting on a critical
 468                          * event of some kind.  Also guarantee swap_idle_threshold1
 469                          * time in memory.
 470                          */
 471                         if (((p->p_priority & 0x7f) < PSOCK) ||
 472                                 (p->p_slptime < swap_idle_threshold1))
 473                                 continue;
 474
 475                         /*
 476                          * If the system is under memory stress, or if we are swapping
 477                          * idle processes >= swap_idle_threshold2, then swap the process
 478                          * out.
 479                          */
 480                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 481                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 482                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 483                                 continue;
 484
 485                         ++vm->vm_refcnt;
 486                         /*
 487                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 488                          * data structures there is a possible deadlock.
 489                          */
 490                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 491                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 492                                         (void *)0, curproc)) {
 493                                 vmspace_free(vm);
 494                                 continue;
 495                         }
 496                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 497                         /*
 498                          * If the process has been asleep for awhile and had
 499                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 500                          */
 501                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 502                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 503                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 504                                 swapout(p);
 505                                 vmspace_free(vm);
 506                                 didswap++;
 507                                 goto retry;
 508                         }
 509
 510                         /*
 511                          * cleanup our reference
 512                          */
 513                         vmspace_free(vm);
 514                 }
 515         }
 516         /*
 517          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 518          * then wakeup the sched process.
 519          */
 520         if (didswap)
 521                 wakeup(&proc0);
 522 }
 523
 524 static void
 525 swapout(p)
 526         register struct proc *p;
 527 {
 528
 529 #if defined(SWAP_DEBUG)
 530         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 531 #endif
 532         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 533         /*
 534          * remember the process resident count
 535          */
 536         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 537
 538         (void) splhigh();
 539         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 540         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 541         if (p->p_stat == SRUN)
 542                 remrunqueue(p);
 543         (void) spl0();
 544
 545         pmap_swapout_proc(p);
 546
 547         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 548         p->p_swtime = 0;
 549 }
 550 #endif /* !NO_SWAPPING */