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  */
  64
  65 #include "opt_vm.h"
  66
  67 #include <sys/param.h>
  68 #include <sys/systm.h>
  69 #include <sys/proc.h>
  70 #include <sys/resourcevar.h>
  71 #include <sys/buf.h>
  72 #include <sys/shm.h>
  73 #include <sys/vmmeter.h>
  74 #include <sys/sysctl.h>
  75
  76 #include <sys/kernel.h>
  77 #include <sys/unistd.h>
  78
  79 #include <machine/limits.h>
  80
  81 #include <vm/vm.h>
  82 #include <vm/vm_param.h>
  83 #include <sys/lock.h>
  84 #include <vm/pmap.h>
  85 #include <vm/vm_map.h>
  86 #include <vm/vm_page.h>
  87 #include <vm/vm_pageout.h>
  88 #include <vm/vm_kern.h>
  89 #include <vm/vm_extern.h>
  90
  91 #include <sys/user.h>
  92
  93 /*
  94  * System initialization
  95  *
  96  * Note: proc0 from proc.h
  97  */
  98
  99 static void vm_init_limits __P((void *));
 100 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
 101
 102 /*
 103  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 104  *
 105  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 106  */
 107 static void scheduler __P((void *));
 108 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
 109
 110
 111 static void swapout __P((struct proc *));
 112
 113 int
 114 kernacc(addr, len, rw)
 115         caddr_t addr;
 116         int len, rw;
 117 {
 118         boolean_t rv;
 119         vm_offset_t saddr, eaddr;
 120         vm_prot_t prot;
 121
 122         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 123             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 124         prot = rw;
 125         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 126         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 127         vm_map_lock_read(kernel_map);
 128         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 129         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 130         return (rv == TRUE);
 131 }
 132
 133 int
 134 useracc(addr, len, rw)
 135         caddr_t addr;
 136         int len, rw;
 137 {
 138         boolean_t rv;
 139         vm_prot_t prot;
 140         vm_map_t map;
 141         vm_map_entry_t save_hint;
 142
 143         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 144             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 145         prot = rw;
 146         /*
 147          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
 148          * page tables - they are in the map.
 149          *
 150          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
 151          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
 152          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
 153          * used as a max in vm_mmap.c.
 154          */
 155         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
 156             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
 157                 return (FALSE);
 158         }
 159         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 160         vm_map_lock_read(map);
 161         /*
 162          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
 163          * the map hint unnecessarily.
 164          */
 165         save_hint = map->hint;
 166         rv = vm_map_check_protection(map,
 167             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 168         map->hint = save_hint;
 169         vm_map_unlock_read(map);
 170
 171         return (rv == TRUE);
 172 }
 173
 174 void
 175 vslock(addr, len)
 176         caddr_t addr;
 177         u_int len;
 178 {
 179         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 180             round_page((vm_offset_t)addr + len), FALSE);
 181 }
 182
 183 void
 184 vsunlock(addr, len)
 185         caddr_t addr;
 186         u_int len;
 187 {
 188         vm_map_pageable(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 189             round_page((vm_offset_t)addr + len), TRUE);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * Implement fork's actions on an address space.
 194  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 195  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 196  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 197  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 198  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 199  */
 200 void
 201 vm_fork(p1, p2, flags)
 202         register struct proc *p1, *p2;
 203         int flags;
 204 {
 205         register struct user *up;
 206
 207         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 208                 /*
 209                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 210                  * this changes shared memory amongst threads, into
 211                  * COW locally.
 212                  */
 213                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 214                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 215                                 vmspace_unshare(p1);
 216                         }
 217                 }
 218                 cpu_fork(p1, p2, flags);
 219                 return;
 220         }
 221
 222         if (flags & RFMEM) {
 223                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 224                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
 225         }
 226
 227         while (vm_page_count_severe()) {
 228                 VM_WAIT;
 229         }
 230
 231         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 232                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 233
 234                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
 235
 236                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 237                         shmfork(p1, p2);
 238         }
 239
 240         pmap_new_proc(p2);
 241
 242         up = p2->p_addr;
 243
 244         /*
 245          * p_stats currently points at fields in the user struct
 246          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 247          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 248          *
 249          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 250          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 251          */
 252         p2->p_stats = &up->u_stats;
 253         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 254                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 255                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 256                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 257                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 258         }
 259
 260         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
 261             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
 262                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
 263         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
 264             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
 265                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
 266
 267
 268         /*
 269          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 270          * and make the child ready to run.
 271          */
 272         cpu_fork(p1, p2, flags);
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 277  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 278  * the process was still executing.
 279  */
 280 void
 281 vm_waitproc(struct proc *p)
 282 {
 283         cpu_wait(p);
 284         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 285 }
 286
 287 /*
 288  * Set default limits for VM system.
 289  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 290  *
 291  * XXX should probably act directly on proc0.
 292  */
 293 static void
 294 vm_init_limits(udata)
 295         void *udata;
 296 {
 297         register struct proc *p = udata;
 298         int rss_limit;
 299
 300         /*
 301          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 302          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 303          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 304          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 305          * and reduces thrashing of the object cache.
 306          */
 307         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 308         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 309         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 310         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 311         /* limit the limit to no less than 2MB */
 312         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 313         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 314         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 315 }
 316
 317 void
 318 faultin(p)
 319         struct proc *p;
 320 {
 321         int s;
 322
 323         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 324
 325                 ++p->p_lock;
 326
 327                 pmap_swapin_proc(p);
 328
 329                 s = splhigh();
 330
 331                 if (p->p_stat == SRUN)
 332                         setrunqueue(p);
 333
 334                 p->p_flag |= P_INMEM;
 335
 336                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 337                 --p->p_lock;
 338                 splx(s);
 339
 340         }
 341 }
 342
 343 /*
 344  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 345  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 346  * time, it will be swapped in anyway.
 347  */
 348 /* ARGSUSED*/
 349 static void
 350 scheduler(dummy)
 351         void *dummy;
 352 {
 353         register struct proc *p;
 354         register int pri;
 355         struct proc *pp;
 356         int ppri;
 357
 358 loop:
 359         if (vm_page_count_min()) {
 360                 VM_WAIT;
 361                 goto loop;
 362         }
 363
 364         pp = NULL;
 365         ppri = INT_MIN;
 366         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 367                 if (p->p_stat == SRUN &&
 368                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 369
 370                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 371                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 372                                 pri -= p->p_nice * 8;
 373                         }
 374
 375                         /*
 376                          * if this process is higher priority and there is
 377                          * enough space, then select this process instead of
 378                          * the previous selection.
 379                          */
 380                         if (pri > ppri) {
 381                                 pp = p;
 382                                 ppri = pri;
 383                         }
 384                 }
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Nothing to do, back to sleep.
 389          */
 390         if ((p = pp) == NULL) {
 391                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", 0);
 392                 goto loop;
 393         }
 394         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 395
 396         /*
 397          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 398          */
 399         faultin(p);
 400         p->p_swtime = 0;
 401         goto loop;
 402 }
 403
 404 #ifndef NO_SWAPPING
 405
 406 #define swappable(p) \
 407         (((p)->p_lock == 0) && \
 408                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 409
 410
 411 /*
 412  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 413  */
 414 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 415 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 416         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 417
 418 /*
 419  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 420  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 421  */
 422 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 423 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 424         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 425
 426 /*
 427  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 428  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 429  * process in case we need the room for a swapin.
 430  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 431  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 432  * if any, otherwise the longest-resident process.
 433  */
 434 void
 435 swapout_procs(action)
 436 int action;
 437 {
 438         register struct proc *p;
 439         struct proc *outp, *outp2;
 440         int outpri, outpri2;
 441         int didswap = 0;
 442
 443         outp = outp2 = NULL;
 444         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 445 retry:
 446         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 447                 struct vmspace *vm;
 448                 if (!swappable(p))
 449                         continue;
 450
 451                 vm = p->p_vmspace;
 452
 453                 switch (p->p_stat) {
 454                 default:
 455                         continue;
 456
 457                 case SSLEEP:
 458                 case SSTOP:
 459                         /*
 460                          * do not swapout a realtime process
 461                          */
 462                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 463                                 continue;
 464
 465                         /*
 466                          * Do not swapout a process waiting on a critical
 467                          * event of some kind.  Also guarantee swap_idle_threshold1
 468                          * time in memory.
 469                          */
 470                         if (((p->p_priority & 0x7f) < PSOCK) ||
 471                                 (p->p_slptime < swap_idle_threshold1))
 472                                 continue;
 473
 474                         /*
 475                          * If the system is under memory stress, or if we are swapping
 476                          * idle processes >= swap_idle_threshold2, then swap the process
 477                          * out.
 478                          */
 479                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 480                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 481                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 482                                 continue;
 483
 484                         ++vm->vm_refcnt;
 485                         /*
 486                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 487                          * data structures there is a possible deadlock.
 488                          */
 489                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 490                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 491                                         (void *)0, curproc)) {
 492                                 vmspace_free(vm);
 493                                 continue;
 494                         }
 495                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 496                         /*
 497                          * If the process has been asleep for awhile and had
 498                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 499                          */
 500                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 501                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 502                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 503                                 swapout(p);
 504                                 vmspace_free(vm);
 505                                 didswap++;
 506                                 goto retry;
 507                         }
 508
 509                         /*
 510                          * cleanup our reference
 511                          */
 512                         vmspace_free(vm);
 513                 }
 514         }
 515         /*
 516          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 517          * then wakeup the sched process.
 518          */
 519         if (didswap)
 520                 wakeup(&proc0);
 521 }
 522
 523 static void
 524 swapout(p)
 525         register struct proc *p;
 526 {
 527
 528 #if defined(SWAP_DEBUG)
 529         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 530 #endif
 531         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 532         /*
 533          * remember the process resident count
 534          */
 535         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 536
 537         (void) splhigh();
 538         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 539         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 540         if (p->p_stat == SRUN)
 541                 remrunqueue(p);
 542         (void) spl0();
 543
 544         pmap_swapout_proc(p);
 545
 546         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 547         p->p_swtime = 0;
 548 }
 549 #endif /* !NO_SWAPPING */