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 1.19 2004/01/14 23:26:14 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 (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 (void *);
 110 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
 111
 112
 113 static void swapout (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_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 182             round_page((vm_offset_t)addr + len), 0);
 183 }
 184
 185 void
 186 vsunlock(addr, len)
 187         caddr_t addr;
 188         u_int len;
 189 {
 190         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 191             round_page((vm_offset_t)addr + len), KM_PAGEABLE);
 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         struct proc *p1, *p2;
 205         int flags;
 206 {
 207         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, -1);
 244         pmap_init_proc(p2, td2);
 245         lwkt_setpri(td2, TDPRI_KERN_USER);
 246         lwkt_set_comm(td2, "%s", p1->p_comm);
 247
 248         up = p2->p_addr;
 249
 250         /*
 251          * p_stats currently points at fields in the user struct
 252          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 253          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 254          *
 255          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 256          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 257          */
 258         p2->p_stats = &up->u_stats;
 259         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 260                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 261                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 262                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 263                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 264         }
 265
 266         bzero(&up->u_stats.pstat_startzero,
 267             (unsigned) ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endzero -
 268                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startzero));
 269         bcopy(&p1->p_stats->pstat_startcopy, &up->u_stats.pstat_startcopy,
 270             ((caddr_t) &up->u_stats.pstat_endcopy -
 271                 (caddr_t) &up->u_stats.pstat_startcopy));
 272
 273
 274         /*
 275          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 276          * and make the child ready to run.
 277          */
 278         cpu_fork(p1, p2, flags);
 279 }
 280
 281 /*
 282  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 283  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 284  * the process was still executing.
 285  */
 286 void
 287 vm_waitproc(struct proc *p)
 288 {
 289         cpu_proc_wait(p);
 290         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 291 }
 292
 293 /*
 294  * Set default limits for VM system.
 295  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 296  *
 297  * XXX should probably act directly on proc0.
 298  */
 299 static void
 300 vm_init_limits(udata)
 301         void *udata;
 302 {
 303         struct proc *p = udata;
 304         int rss_limit;
 305
 306         /*
 307          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 308          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 309          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 310          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 311          * and reduces thrashing of the object cache.
 312          */
 313         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 314         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 315         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 316         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 317         /* limit the limit to no less than 2MB */
 318         rss_limit = max(vmstats.v_free_count, 512);
 319         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 320         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 321 }
 322
 323 void
 324 faultin(p)
 325         struct proc *p;
 326 {
 327         int s;
 328
 329         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 330
 331                 ++p->p_lock;
 332
 333                 pmap_swapin_proc(p);
 334
 335                 s = splhigh();
 336
 337                 if (p->p_stat == SRUN)
 338                         setrunqueue(p);
 339
 340                 p->p_flag |= P_INMEM;
 341
 342                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 343                 --p->p_lock;
 344                 splx(s);
 345
 346         }
 347 }
 348
 349 /*
 350  * Kernel initialization eventually falls through to this function,
 351  * which is process 0.
 352  *
 353  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 354  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 355  * time, it will be swapped in anyway.
 356  */
 357 /* ARGSUSED*/
 358 static void
 359 scheduler(dummy)
 360         void *dummy;
 361 {
 362         struct proc *p;
 363         int pri;
 364         struct proc *pp;
 365         int ppri;
 366
 367         KKASSERT(!IN_CRITICAL_SECT(curthread));
 368 loop:
 369         if (vm_page_count_min()) {
 370                 VM_WAIT;
 371                 goto loop;
 372         }
 373
 374         pp = NULL;
 375         ppri = INT_MIN;
 376         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 377                 if (p->p_stat == SRUN &&
 378                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 379
 380                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 381                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 382                                 pri -= p->p_nice * 8;
 383                         }
 384
 385                         /*
 386                          * if this process is higher priority and there is
 387                          * enough space, then select this process instead of
 388                          * the previous selection.
 389                          */
 390                         if (pri > ppri) {
 391                                 pp = p;
 392                                 ppri = pri;
 393                         }
 394                 }
 395         }
 396
 397         /*
 398          * Nothing to do, back to sleep.
 399          */
 400         if ((p = pp) == NULL) {
 401                 tsleep(&proc0, 0, "sched", 0);
 402                 goto loop;
 403         }
 404         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 405
 406         /*
 407          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 408          */
 409         faultin(p);
 410         p->p_swtime = 0;
 411         goto loop;
 412 }
 413
 414 #ifndef NO_SWAPPING
 415
 416 #define swappable(p) \
 417         (((p)->p_lock == 0) && \
 418                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 419
 420
 421 /*
 422  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 423  */
 424 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 425 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 426         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 427
 428 /*
 429  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 430  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 431  */
 432 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 433 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 434         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 435
 436 /*
 437  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 438  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 439  * process in case we need the room for a swapin.
 440  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 441  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 442  * if any, otherwise the longest-resident process.
 443  */
 444 void
 445 swapout_procs(action)
 446 int action;
 447 {
 448         struct proc *p;
 449         struct proc *outp, *outp2;
 450         int outpri, outpri2;
 451         int didswap = 0;
 452
 453         outp = outp2 = NULL;
 454         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 455 retry:
 456         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 457                 struct vmspace *vm;
 458                 if (!swappable(p))
 459                         continue;
 460
 461                 vm = p->p_vmspace;
 462
 463                 switch (p->p_stat) {
 464                 default:
 465                         continue;
 466
 467                 case SSLEEP:
 468                 case SSTOP:
 469                         /*
 470                          * do not swapout a realtime process
 471                          */
 472                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 473                                 continue;
 474
 475                         /*
 476                          * YYY do not swapout a proc waiting on a critical
 477                          * event.
 478                          *
 479                          * Guarentee swap_idle_threshold time in memory
 480                          */
 481                         if (p->p_slptime < swap_idle_threshold1)
 482                                 continue;
 483
 484                         /*
 485                          * If the system is under memory stress, or if we
 486                          * are swapping idle processes >= swap_idle_threshold2,
 487                          * then swap the process out.
 488                          */
 489                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 490                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 491                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 492                                 continue;
 493
 494                         ++vm->vm_refcnt;
 495                         /*
 496                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 497                          * data structures there is a possible deadlock.
 498                          */
 499                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 500                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 501                                         (void *)0, curthread)) {
 502                                 vmspace_free(vm);
 503                                 continue;
 504                         }
 505                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 506                         /*
 507                          * If the process has been asleep for awhile and had
 508                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 509                          */
 510                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 511                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 512                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 513                                 swapout(p);
 514                                 vmspace_free(vm);
 515                                 didswap++;
 516                                 goto retry;
 517                         }
 518
 519                         /*
 520                          * cleanup our reference
 521                          */
 522                         vmspace_free(vm);
 523                 }
 524         }
 525         /*
 526          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 527          * then wakeup the sched process.
 528          */
 529         if (didswap)
 530                 wakeup(&proc0);
 531 }
 532
 533 static void
 534 swapout(p)
 535         struct proc *p;
 536 {
 537
 538 #if defined(SWAP_DEBUG)
 539         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 540 #endif
 541         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 542         /*
 543          * remember the process resident count
 544          */
 545         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 546
 547         (void) splhigh();
 548         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 549         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 550         if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 551                 remrunqueue(p);
 552         (void) spl0();
 553
 554         pmap_swapout_proc(p);
 555
 556         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 557         p->p_swtime = 0;
 558 }
 559 #endif /* !NO_SWAPPING */