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 1.11 2003/07/10 04:47:55 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 #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 __P((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 __P((void *));
 110 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
 111
 112
 113 static void swapout __P((struct proc *));
 114
 115 int
 116 kernacc(addr, len, rw)
 117         caddr_t addr;
 118         int len, rw;
 119 {
 120         boolean_t rv;
 121         vm_offset_t saddr, eaddr;
 122         vm_prot_t prot;
 123
 124         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 125             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 126         prot = rw;
 127         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 128         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 129         vm_map_lock_read(kernel_map);
 130         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 131         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 132         return (rv == TRUE);
 133 }
 134
 135 int
 136 useracc(addr, len, rw)
 137         caddr_t addr;
 138         int len, rw;
 139 {
 140         boolean_t rv;
 141         vm_prot_t prot;
 142         vm_map_t map;
 143         vm_map_entry_t save_hint;
 144
 145         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 146             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 147         prot = rw;
 148         /*
 149          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
 150          * page tables - they are in the map.
 151          *
 152          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
 153          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
 154          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
 155          * used as a max in vm_mmap.c.
 156          */
 157         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
 158             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
 159                 return (FALSE);
 160         }
 161         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 162         vm_map_lock_read(map);
 163         /*
 164          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
 165          * the map hint unnecessarily.
 166          */
 167         save_hint = map->hint;
 168         rv = vm_map_check_protection(map,
 169             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 170         map->hint = save_hint;
 171         vm_map_unlock_read(map);
 172
 173         return (rv == TRUE);
 174 }
 175
 176 void
 177 vslock(addr, len)
 178         caddr_t addr;
 179         u_int len;
 180 {
 181         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 182             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
 183 }
 184
 185 void
 186 vsunlock(addr, len)
 187         caddr_t addr;
 188         u_int len;
 189 {
 190         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 191             round_page((vm_offset_t)addr + len), TRUE);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Implement fork's actions on an address space.
 196  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 197  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 198  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 199  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 200  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 201  */
 202 void
 203 vm_fork(p1, p2, flags)
 204         register struct proc *p1, *p2;
 205         int flags;
 206 {
 207         register struct user *up;
 208         struct thread *td2;
 209
 210         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 211                 /*
 212                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 213                  * this changes shared memory amongst threads, into
 214                  * COW locally.
 215                  */
 216                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 217                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 218                                 vmspace_unshare(p1);
 219                         }
 220                 }
 221                 cpu_fork(p1, p2, flags);
 222                 return;
 223         }
 224
 225         if (flags & RFMEM) {
 226                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 227                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
 228         }
 229
 230         while (vm_page_count_severe()) {
 231                 VM_WAIT;
 232         }
 233
 234         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 235                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 236
 237                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
 238
 239                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 240                         shmfork(p1, p2);
 241         }
 242
 243         td2 = lwkt_alloc_thread(NULL);
 244         pmap_init_proc(p2, td2);
 245         lwkt_setpri(td2, TDPRI_KERN_USER);
 246
 247         up = p2->p_addr;
 248
 249         /*
 250          * p_stats currently points at fields in the user struct
 251          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 252          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 253          *
 254          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 255          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 256          */
 257         p2->p_stats = &up->u_stats;
 258         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 259                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 260                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 261                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 262                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 263         }
 264
 265         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
 266             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
 267                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
 268         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
 269             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
 270                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
 271
 272
 273         /*
 274          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 275          * and make the child ready to run.
 276          */
 277         cpu_fork(p1, p2, flags);
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 282  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 283  * the process was still executing.
 284  */
 285 void
 286 vm_waitproc(struct proc *p)
 287 {
 288         cpu_proc_wait(p);
 289         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Set default limits for VM system.
 294  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 295  *
 296  * XXX should probably act directly on proc0.
 297  */
 298 static void
 299 vm_init_limits(udata)
 300         void *udata;
 301 {
 302         register struct proc *p = udata;
 303         int rss_limit;
 304
 305         /*
 306          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 307          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 308          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 309          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 310          * and reduces thrashing of the object cache.
 311          */
 312         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 313         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 314         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 315         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 316         /* limit the limit to no less than 2MB */
 317         rss_limit = max(vmstats.v_free_count, 512);
 318         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 319         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 320 }
 321
 322 void
 323 faultin(p)
 324         struct proc *p;
 325 {
 326         int s;
 327
 328         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 329
 330                 ++p->p_lock;
 331
 332                 pmap_swapin_proc(p);
 333
 334                 s = splhigh();
 335
 336                 if (p->p_stat == SRUN)
 337                         setrunqueue(p);
 338
 339                 p->p_flag |= P_INMEM;
 340
 341                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 342                 --p->p_lock;
 343                 splx(s);
 344
 345         }
 346 }
 347
 348 /*
 349  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 350  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 351  * time, it will be swapped in anyway.
 352  */
 353 /* ARGSUSED*/
 354 static void
 355 scheduler(dummy)
 356         void *dummy;
 357 {
 358         register struct proc *p;
 359         register int pri;
 360         struct proc *pp;
 361         int ppri;
 362
 363 loop:
 364         if (vm_page_count_min()) {
 365                 VM_WAIT;
 366                 goto loop;
 367         }
 368
 369         pp = NULL;
 370         ppri = INT_MIN;
 371         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 372                 if (p->p_stat == SRUN &&
 373                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 374
 375                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 376                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 377                                 pri -= p->p_nice * 8;
 378                         }
 379
 380                         /*
 381                          * if this process is higher priority and there is
 382                          * enough space, then select this process instead of
 383                          * the previous selection.
 384                          */
 385                         if (pri > ppri) {
 386                                 pp = p;
 387                                 ppri = pri;
 388                         }
 389                 }
 390         }
 391
 392         /*
 393          * Nothing to do, back to sleep.
 394          */
 395         if ((p = pp) == NULL) {
 396                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", 0);
 397                 goto loop;
 398         }
 399         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 400
 401         /*
 402          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 403          */
 404         faultin(p);
 405         p->p_swtime = 0;
 406         goto loop;
 407 }
 408
 409 #ifndef NO_SWAPPING
 410
 411 #define swappable(p) \
 412         (((p)->p_lock == 0) && \
 413                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 414
 415
 416 /*
 417  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 418  */
 419 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 420 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 421         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 422
 423 /*
 424  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 425  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 426  */
 427 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 428 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 429         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 430
 431 /*
 432  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 433  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 434  * process in case we need the room for a swapin.
 435  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 436  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 437  * if any, otherwise the longest-resident process.
 438  */
 439 void
 440 swapout_procs(action)
 441 int action;
 442 {
 443         register struct proc *p;
 444         struct proc *outp, *outp2;
 445         int outpri, outpri2;
 446         int didswap = 0;
 447
 448         outp = outp2 = NULL;
 449         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 450 retry:
 451         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 452                 struct vmspace *vm;
 453                 if (!swappable(p))
 454                         continue;
 455
 456                 vm = p->p_vmspace;
 457
 458                 switch (p->p_stat) {
 459                 default:
 460                         continue;
 461
 462                 case SSLEEP:
 463                 case SSTOP:
 464                         /*
 465                          * do not swapout a realtime process
 466                          */
 467                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 468                                 continue;
 469
 470                         /*
 471                          * YYY do not swapout a proc waiting on a critical
 472                          * event.
 473                          *
 474                          * Guarentee swap_idle_threshold time in memory
 475                          */
 476                         if (p->p_slptime < swap_idle_threshold1)
 477                                 continue;
 478
 479                         /*
 480                          * If the system is under memory stress, or if we
 481                          * are swapping idle processes >= swap_idle_threshold2,
 482                          * then swap the process out.
 483                          */
 484                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 485                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 486                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 487                                 continue;
 488
 489                         ++vm->vm_refcnt;
 490                         /*
 491                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 492                          * data structures there is a possible deadlock.
 493                          */
 494                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 495                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 496                                         (void *)0, curthread)) {
 497                                 vmspace_free(vm);
 498                                 continue;
 499                         }
 500                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 501                         /*
 502                          * If the process has been asleep for awhile and had
 503                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 504                          */
 505                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 506                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 507                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 508                                 swapout(p);
 509                                 vmspace_free(vm);
 510                                 didswap++;
 511                                 goto retry;
 512                         }
 513
 514                         /*
 515                          * cleanup our reference
 516                          */
 517                         vmspace_free(vm);
 518                 }
 519         }
 520         /*
 521          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 522          * then wakeup the sched process.
 523          */
 524         if (didswap)
 525                 wakeup(&proc0);
 526 }
 527
 528 static void
 529 swapout(p)
 530         register struct proc *p;
 531 {
 532
 533 #if defined(SWAP_DEBUG)
 534         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 535 #endif
 536         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 537         /*
 538          * remember the process resident count
 539          */
 540         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 541
 542         (void) splhigh();
 543         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 544         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 545         if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 546                 remrunqueue(p);
 547         (void) spl0();
 548
 549         pmap_swapout_proc(p);
 550
 551         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 552         p->p_swtime = 0;
 553 }
 554 #endif /* !NO_SWAPPING */