kernel/netisr: Use __func__ in kprintfs.
[dragonfly.git] / sys / vm / vm_swap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
15  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
17  *    without specific prior written permission.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
29  * SUCH DAMAGE.
30  *
31  *      @(#)vm_swap.c   8.5 (Berkeley) 2/17/94
32  * $FreeBSD: src/sys/vm/vm_swap.c,v 1.96.2.2 2001/10/14 18:46:47 iedowse Exp $
33  */
34
35 #include "opt_swap.h"
36
37 #include <sys/param.h>
38 #include <sys/systm.h>
39 #include <sys/sysproto.h>
40 #include <sys/buf.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/priv.h>
43 #include <sys/nlookup.h>
44 #include <sys/sysctl.h>
45 #include <sys/dmap.h>           /* XXX */
46 #include <sys/vnode.h>
47 #include <sys/fcntl.h>
48 #include <sys/blist.h>
49 #include <sys/kernel.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/conf.h>
52 #include <sys/stat.h>
53
54 #include <vm/vm.h>
55 #include <vm/vm_extern.h>
56 #include <vm/swap_pager.h>
57 #include <vm/vm_zone.h>
58 #include <vm/vm_param.h>
59
60 #include <sys/thread2.h>
61 #include <sys/mplock2.h>
62 #include <sys/mutex2.h>
63 #include <sys/spinlock2.h>
64
65 /*
66  * Indirect driver for multi-controller paging.
67  */
68
69 #ifndef NSWAPDEV
70 #define NSWAPDEV        4
71 #endif
72 static struct swdevt should_be_malloced[NSWAPDEV];
73 struct swdevt *swdevt = should_be_malloced;     /* exported to pstat/systat */
74 static swblk_t nswap;           /* first block after the interleaved devs */
75 static struct mtx swap_mtx = MTX_INITIALIZER;
76 int nswdev = NSWAPDEV;                          /* exported to pstat/systat */
77 int vm_swap_size;
78 int vm_swap_max;
79
80 static int swapoff_one(int index);
81 struct vnode *swapdev_vp;
82
83 /*
84  * (struct vnode *a_vp, struct bio *b_bio)
85  *
86  * vn_strategy() for swapdev_vp.  Perform swap strategy interleave device
87  * selection.
88  *
89  * No requirements.
90  */
91 static int
92 swapdev_strategy(struct vop_strategy_args *ap)
93 {
94         struct bio *bio = ap->a_bio;
95         struct bio *nbio;
96         struct buf *bp = bio->bio_buf;
97         int sz, off, seg, index, blkno, nblkno;
98         struct swdevt *sp;
99         sz = howmany(bp->b_bcount, PAGE_SIZE);
100         blkno = (int)(bio->bio_offset >> PAGE_SHIFT);
101
102         /*
103          * Convert interleaved swap into per-device swap.  Note that
104          * the block size is left in PAGE_SIZE'd chunks (for the newswap)
105          * here.
106          */
107         nbio = push_bio(bio);
108         if (nswdev > 1) {
109                 off = blkno % dmmax;
110                 if (off + sz > dmmax) {
111                         bp->b_error = EINVAL;
112                         bp->b_flags |= B_ERROR;
113                         biodone(bio);
114                         return 0;
115                 }
116                 seg = blkno / dmmax;
117                 index = seg % nswdev;
118                 seg /= nswdev;
119                 nbio->bio_offset = (off_t)(seg * dmmax + off) << PAGE_SHIFT;
120         } else {
121                 index = 0;
122                 nbio->bio_offset = bio->bio_offset;
123         }
124         nblkno = (int)(nbio->bio_offset >> PAGE_SHIFT);
125         sp = &swdevt[index];
126         if (nblkno + sz > sp->sw_nblks) {
127                 bp->b_error = EINVAL;
128                 bp->b_flags |= B_ERROR;
129                 /* I/O was never started on nbio, must biodone(bio) */
130                 biodone(bio);
131                 return 0;
132         }
133         if (sp->sw_vp == NULL) {
134                 bp->b_error = ENODEV;
135                 bp->b_flags |= B_ERROR;
136                 /* I/O was never started on nbio, must biodone(bio) */
137                 biodone(bio);
138                 return 0;
139         }
140
141         /*
142          * Issue a strategy call on the appropriate swap vnode.  Note that
143          * bp->b_vp is not modified.  Strategy code is always supposed to
144          * use the passed vp.
145          *
146          * We have to use vn_strategy() here even if we know we have a
147          * device in order to properly break up requests which exceed the
148          * device's DMA limits.
149          */
150         vn_strategy(sp->sw_vp, nbio);
151         return 0;
152 }
153
154 static int
155 swapdev_inactive(struct vop_inactive_args *ap)
156 {
157         vrecycle(ap->a_vp);
158         return(0);
159 }
160
161 static int
162 swapdev_reclaim(struct vop_reclaim_args *ap)
163 {
164         return(0);
165 }
166
167 /*
168  * Create a special vnode op vector for swapdev_vp - we only use
169  * vn_strategy(), everything else returns an error.
170  */
171 static struct vop_ops swapdev_vnode_vops = {
172         .vop_default =          vop_defaultop,
173         .vop_strategy =         swapdev_strategy,
174         .vop_inactive =         swapdev_inactive,
175         .vop_reclaim =          swapdev_reclaim
176 };
177 static struct vop_ops *swapdev_vnode_vops_p = &swapdev_vnode_vops;
178
179 VNODEOP_SET(swapdev_vnode_vops);
180
181 /*
182  * swapon_args(char *name)
183  *
184  * System call swapon(name) enables swapping on device name,
185  * which must be in the swdevsw.  Return EBUSY
186  * if already swapping on this device.
187  *
188  * No requirements.
189  */
190 int
191 sys_swapon(struct swapon_args *uap)
192 {
193         struct thread *td = curthread;
194         struct vattr attr;
195         struct vnode *vp;
196         struct nlookupdata nd;
197         int error;
198
199         error = priv_check(td, PRIV_ROOT);
200         if (error)
201                 return (error);
202
203         mtx_lock(&swap_mtx);
204         get_mplock();
205         vp = NULL;
206         error = nlookup_init(&nd, uap->name, UIO_USERSPACE, NLC_FOLLOW);
207         if (error == 0)
208                 error = nlookup(&nd);
209         if (error == 0)
210                 error = cache_vref(&nd.nl_nch, nd.nl_cred, &vp);
211         nlookup_done(&nd);
212         if (error) {
213                 rel_mplock();
214                 mtx_unlock(&swap_mtx);
215                 return (error);
216         }
217
218         if (vn_isdisk(vp, &error)) {
219                 error = swaponvp(td, vp, 0);
220         } else if (vp->v_type == VREG && vp->v_tag == VT_NFS &&
221                    (error = VOP_GETATTR(vp, &attr)) == 0) {
222                 /*
223                  * Allow direct swapping to NFS regular files in the same
224                  * way that nfs_mountroot() sets up diskless swapping.
225                  */
226                 error = swaponvp(td, vp, attr.va_size / DEV_BSIZE);
227         }
228         if (error)
229                 vrele(vp);
230         rel_mplock();
231         mtx_unlock(&swap_mtx);
232
233         return (error);
234 }
235
236 /*
237  * Swfree(index) frees the index'th portion of the swap map.
238  * Each of the nswdev devices provides 1/nswdev'th of the swap
239  * space, which is laid out with blocks of dmmax pages circularly
240  * among the devices.
241  *
242  * The new swap code uses page-sized blocks.  The old swap code used
243  * DEV_BSIZE'd chunks.
244  *
245  * XXX locking when multiple swapon's run in parallel
246  */
247 int
248 swaponvp(struct thread *td, struct vnode *vp, u_quad_t nblks)
249 {
250         swblk_t aligned_nblks;
251         int64_t dpsize;
252         struct ucred *cred;
253         struct swdevt *sp;
254         swblk_t vsbase;
255         swblk_t dvbase;
256         cdev_t dev;
257         int index;
258         int error;
259         swblk_t blk;
260
261         cred = td->td_ucred;
262
263         lwkt_gettoken(&vm_token);       /* needed for vm_swap_size and blist */
264         mtx_lock(&swap_mtx);
265
266         if (!swapdev_vp) {
267                 error = getspecialvnode(VT_NON, NULL, &swapdev_vnode_vops_p,
268                                     &swapdev_vp, 0, 0);
269                 if (error)
270                         panic("Cannot get vnode for swapdev");
271                 swapdev_vp->v_type = VNON;      /* Untyped */
272                 vx_unlock(swapdev_vp);
273         }
274
275         for (sp = swdevt, index = 0 ; index < nswdev; index++, sp++) {
276                 if (sp->sw_vp == vp) {
277                         error = EBUSY;
278                         goto done;
279                 }
280                 if (!sp->sw_vp)
281                         goto found;
282
283         }
284         error = EINVAL;
285         goto done;
286     found:
287         vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
288         error = VOP_OPEN(vp, FREAD | FWRITE, cred, NULL);
289         vn_unlock(vp);
290         if (error)
291                 goto done;
292
293         /*
294          * v_rdev is not valid until after the VOP_OPEN() call.  dev_psize()
295          * must be supported if a character device has been specified.
296          */
297         if (vp->v_type == VCHR)
298                 dev = vp->v_rdev;
299         else
300                 dev = NULL;
301
302         if (nblks == 0 && dev != NULL) {
303                 dpsize = dev_dpsize(dev);
304                 if (dpsize == -1) {
305                         vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
306                         VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, NULL);
307                         vn_unlock(vp);
308                         error = ENXIO;
309                         goto done;
310                 }
311                 nblks = (u_quad_t)dpsize;
312         }
313         if (nblks == 0) {
314                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
315                 VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, NULL);
316                 vn_unlock(vp);
317                 error = ENXIO;
318                 goto done;
319         }
320
321         /*
322          * nblks is in DEV_BSIZE'd chunks, convert to PAGE_SIZE'd chunks.
323          * First chop nblks off to page-align it, then convert.
324          * 
325          * sw->sw_nblks is in page-sized chunks now too.
326          */
327         nblks &= ~(u_quad_t)(ctodb(1) - 1);
328         nblks = dbtoc(nblks);
329
330         /*
331          * Post-conversion nblks must not be >= BLIST_MAXBLKS, and
332          * we impose a 4-swap-device limit so we have to divide it out
333          * further.  Going beyond this will result in overflows in the
334          * blist code.
335          *
336          * Post-conversion nblks must fit within a (swblk_t), which
337          * this test also ensures.
338          */
339         if (nblks > BLIST_MAXBLKS / nswdev) {
340                 kprintf("exceeded maximum of %d blocks per swap unit\n",
341                         (int)BLIST_MAXBLKS / nswdev);
342                 vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
343                 VOP_CLOSE(vp, FREAD | FWRITE, NULL);
344                 vn_unlock(vp);
345                 error = ENXIO;
346                 goto done;
347         }
348
349         sp->sw_vp = vp;
350         sp->sw_dev = dev2udev(dev);
351         sp->sw_device = dev;
352         sp->sw_flags = SW_FREED;
353         sp->sw_nused = 0;
354
355         /*
356          * nblks, nswap, and dmmax are PAGE_SIZE'd parameters now, not
357          * DEV_BSIZE'd.   aligned_nblks is used to calculate the
358          * size of the swap bitmap, taking into account the stripe size.
359          */
360         aligned_nblks = (swblk_t)((nblks + (dmmax - 1)) & ~(u_long)(dmmax - 1));
361         sp->sw_nblks = aligned_nblks;
362
363         if (aligned_nblks * nswdev > nswap)
364                 nswap = aligned_nblks * nswdev;
365
366         if (swapblist == NULL)
367                 swapblist = blist_create(nswap);
368         else
369                 blist_resize(&swapblist, nswap, 0);
370
371         for (dvbase = dmmax; dvbase < aligned_nblks; dvbase += dmmax) {
372                 blk = min(aligned_nblks - dvbase, dmmax);
373                 vsbase = index * dmmax + dvbase * nswdev;
374                 blist_free(swapblist, vsbase, blk);
375                 vm_swap_size += blk;
376                 vm_swap_max += blk;
377         }
378         swap_pager_newswap();
379         error = 0;
380 done:
381         mtx_unlock(&swap_mtx);
382         lwkt_reltoken(&vm_token);
383         return (error);
384 }
385
386 /*
387  * swapoff_args(char *name)
388  *
389  * System call swapoff(name) disables swapping on device name,
390  * which must be an active swap device. Return ENOMEM
391  * if there is not enough memory to page in the contents of
392  * the given device.
393  *
394  * No requirements.
395  */
396 int
397 sys_swapoff(struct swapoff_args *uap)
398 {
399         struct vnode *vp;
400         struct nlookupdata nd;
401         struct swdevt *sp;
402         int error, index;
403
404         error = priv_check(curthread, PRIV_ROOT);
405         if (error)
406                 return (error);
407
408         mtx_lock(&swap_mtx);
409         get_mplock();
410         vp = NULL;
411         error = nlookup_init(&nd, uap->name, UIO_USERSPACE, NLC_FOLLOW);
412         if (error == 0)
413                 error = nlookup(&nd);
414         if (error == 0)
415                 error = cache_vref(&nd.nl_nch, nd.nl_cred, &vp);
416         nlookup_done(&nd);
417         if (error)
418                 goto done;
419
420         for (sp = swdevt, index = 0; index < nswdev; index++, sp++) {
421                 if (sp->sw_vp == vp)
422                         goto found;
423         }
424         error = EINVAL;
425         goto done;
426 found:
427         error = swapoff_one(index);
428
429 done:
430         rel_mplock();
431         mtx_unlock(&swap_mtx);
432         return (error);
433 }
434
435 static int
436 swapoff_one(int index)
437 {
438         swblk_t blk, aligned_nblks;
439         swblk_t dvbase, vsbase;
440         u_int pq_active_clean, pq_inactive_clean;
441         struct swdevt *sp;
442         struct vm_page marker;
443         vm_page_t m;
444         int q;
445
446         mtx_lock(&swap_mtx);
447
448         sp = &swdevt[index];
449         aligned_nblks = sp->sw_nblks;
450         pq_active_clean = pq_inactive_clean = 0;
451
452         /*
453          * We can turn off this swap device safely only if the
454          * available virtual memory in the system will fit the amount
455          * of data we will have to page back in, plus an epsilon so
456          * the system doesn't become critically low on swap space.
457          */
458         for (q = 0; q < PQ_L2_SIZE; ++q) {
459                 bzero(&marker, sizeof(marker));
460                 marker.flags = PG_BUSY | PG_FICTITIOUS | PG_MARKER;
461                 marker.queue = PQ_ACTIVE + q;
462                 marker.pc = q;
463                 marker.wire_count = 1;
464
465                 vm_page_queues_spin_lock(marker.queue);
466                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[marker.queue].pl,
467                                   &marker, pageq);
468
469                 while ((m = TAILQ_NEXT(&marker, pageq)) != NULL) {
470                         TAILQ_REMOVE(&vm_page_queues[marker.queue].pl,
471                                      &marker, pageq);
472                         TAILQ_INSERT_AFTER(&vm_page_queues[marker.queue].pl, m,
473                                            &marker, pageq);
474                         if (m->flags & (PG_MARKER | PG_FICTITIOUS))
475                                 continue;
476
477                         if (vm_page_busy_try(m, FALSE) == 0) {
478                                 vm_page_queues_spin_unlock(marker.queue);
479                                 if (m->dirty == 0) {
480                                         vm_page_test_dirty(m);
481                                         if (m->dirty == 0)
482                                                 ++pq_active_clean;
483                                 }
484                                 vm_page_wakeup(m);
485                                 vm_page_queues_spin_lock(marker.queue);
486                         }
487                 }
488                 TAILQ_REMOVE(&vm_page_queues[marker.queue].pl, &marker, pageq);
489                 vm_page_queues_spin_unlock(marker.queue);
490
491                 marker.queue = PQ_INACTIVE + q;
492                 marker.pc = q;
493                 vm_page_queues_spin_lock(marker.queue);
494                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[marker.queue].pl,
495                                   &marker, pageq);
496
497                 while ((m = TAILQ_NEXT(&marker, pageq)) != NULL) {
498                         TAILQ_REMOVE(
499                                 &vm_page_queues[marker.queue].pl,
500                                 &marker, pageq);
501                         TAILQ_INSERT_AFTER(
502                                 &vm_page_queues[marker.queue].pl,
503                                 m, &marker, pageq);
504                         if (m->flags & (PG_MARKER | PG_FICTITIOUS))
505                                 continue;
506
507                         if (vm_page_busy_try(m, FALSE) == 0) {
508                                 vm_page_queues_spin_unlock(marker.queue);
509                                 if (m->dirty == 0) {
510                                         vm_page_test_dirty(m);
511                                         if (m->dirty == 0)
512                                                 ++pq_inactive_clean;
513                                 }
514                                 vm_page_wakeup(m);
515                                 vm_page_queues_spin_lock(marker.queue);
516                         }
517                 }
518                 TAILQ_REMOVE(&vm_page_queues[marker.queue].pl,
519                              &marker, pageq);
520                 vm_page_queues_spin_unlock(marker.queue);
521         }
522
523         if (vmstats.v_free_count + vmstats.v_cache_count + pq_active_clean +
524             pq_inactive_clean + vm_swap_size < aligned_nblks + nswap_lowat) {
525                 mtx_unlock(&swap_mtx);
526                 return (ENOMEM);
527         }
528
529         /*
530          * Prevent further allocations on this device
531          */
532         sp->sw_flags |= SW_CLOSING;
533         for (dvbase = dmmax; dvbase < aligned_nblks; dvbase += dmmax) {
534                 blk = min(aligned_nblks - dvbase, dmmax);
535                 vsbase = index * dmmax + dvbase * nswdev;
536                 vm_swap_size -= blist_fill(swapblist, vsbase, blk);
537                 vm_swap_max -= blk;
538         }
539
540         /*
541          * Page in the contents of the device and close it.
542          */
543         if (swap_pager_swapoff(index) && swap_pager_swapoff(index)) {
544                 mtx_unlock(&swap_mtx);
545                 return (EINTR);
546         }
547
548         vn_lock(sp->sw_vp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
549         VOP_CLOSE(sp->sw_vp, FREAD | FWRITE, NULL);
550         vn_unlock(sp->sw_vp);
551         vrele(sp->sw_vp);
552         bzero(swdevt + index, sizeof(struct swdevt));
553
554         /*
555          * Resize the bitmap based on the nem largest swap device,
556          * or free the bitmap if there are no more devices.
557          */
558         for (sp = swdevt, aligned_nblks = 0; sp < swdevt + nswdev; sp++) {
559                 if (sp->sw_vp)
560                         aligned_nblks = max(aligned_nblks, sp->sw_nblks);
561         }
562
563         nswap = aligned_nblks * nswdev;
564
565         if (nswap == 0) {
566                 blist_destroy(swapblist);
567                 swapblist = NULL;
568                 vrele(swapdev_vp);
569                 swapdev_vp = NULL;
570         } else {
571                 blist_resize(&swapblist, nswap, 0);
572         }
573
574         mtx_unlock(&swap_mtx);
575         return (0);
576 }
577
578 /*
579  * Account for swap space in individual swdevt's.  The caller ensures
580  * that the provided range falls into a single swdevt.
581  *
582  * +count       space freed
583  * -count       space allocated
584  */
585 void
586 swapacctspace(swblk_t base, swblk_t count)
587 {
588         int index;
589         int seg;
590
591         vm_swap_size += count;
592         seg = base / dmmax;
593         index = seg % nswdev;
594         swdevt[index].sw_nused -= count;
595 }
596
597 /*
598  * Retrieve swap info
599  */
600 static int
601 sysctl_vm_swap_info(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
602 {
603         struct xswdev xs;
604         struct swdevt *sp;
605         int     error;
606         int     n;
607
608         error = 0;
609         for (n = 0; n < nswdev; ++n) {
610                 sp = &swdevt[n];
611
612                 xs.xsw_size = sizeof(xs);
613                 xs.xsw_version = XSWDEV_VERSION;
614                 xs.xsw_blksize = PAGE_SIZE;
615                 xs.xsw_dev = sp->sw_dev;
616                 xs.xsw_flags = sp->sw_flags;
617                 xs.xsw_nblks = sp->sw_nblks;
618                 xs.xsw_used = sp->sw_nused;
619
620                 error = SYSCTL_OUT(req, &xs, sizeof(xs));
621                 if (error)
622                         break;
623         }
624         return (error);
625 }
626
627 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, nswapdev, CTLFLAG_RD, &nswdev, 0,
628            "Number of swap devices");
629 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, swap_info_array, CTLFLAG_RD, sysctl_vm_swap_info,
630             "Swap statistics by device");