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 1.28 2004/09/05 21:25:53 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(c_caddr_t addr, int len, int 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(c_caddr_t addr, int len, int rw)
 135 {
 136         boolean_t rv;
 137         vm_prot_t prot;
 138         vm_map_t map;
 139         vm_map_entry_t save_hint;
 140
 141         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 142             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 143         prot = rw;
 144         /*
 145          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
 146          * page tables - they are in the map.
 147          *
 148          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
 149          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
 150          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
 151          * used as a max in vm_mmap.c.
 152          */
 153         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
 154             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
 155                 return (FALSE);
 156         }
 157         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 158         vm_map_lock_read(map);
 159         /*
 160          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
 161          * the map hint unnecessarily.
 162          */
 163         save_hint = map->hint;
 164         rv = vm_map_check_protection(map,
 165             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 166         map->hint = save_hint;
 167         vm_map_unlock_read(map);
 168
 169         return (rv == TRUE);
 170 }
 171
 172 void
 173 vslock(caddr_t addr, u_int len)
 174 {
 175         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 176             round_page((vm_offset_t)addr + len), 0);
 177 }
 178
 179 void
 180 vsunlock(caddr_t addr, u_int len)
 181 {
 182         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 183             round_page((vm_offset_t)addr + len), KM_PAGEABLE);
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Implement fork's actions on an address space.
 188  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 189  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 190  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 191  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 192  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 193  */
 194 void
 195 vm_fork(struct proc *p1, struct proc *p2, int flags)
 196 {
 197         struct user *up;
 198         struct thread *td2;
 199
 200         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 201                 /*
 202                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 203                  * this changes shared memory amongst threads, into
 204                  * COW locally.
 205                  */
 206                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 207                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 208                                 vmspace_unshare(p1);
 209                         }
 210                 }
 211                 cpu_fork(p1, p2, flags);
 212                 return;
 213         }
 214
 215         if (flags & RFMEM) {
 216                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 217                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
 218         }
 219
 220         while (vm_page_count_severe()) {
 221                 vm_wait();
 222         }
 223
 224         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 225                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 226
 227                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
 228
 229                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 230                         shmfork(p1, p2);
 231         }
 232
 233         td2 = lwkt_alloc_thread(NULL, LWKT_THREAD_STACK, -1);
 234         pmap_init_proc(p2, td2);
 235         lwkt_setpri(td2, TDPRI_KERN_USER);
 236         lwkt_set_comm(td2, "%s", p1->p_comm);
 237
 238         up = p2->p_addr;
 239
 240         /*
 241          * p_stats currently points at fields in the user struct
 242          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 243          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 244          *
 245          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 246          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 247          */
 248         p2->p_stats = &up->u_stats;
 249         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 250                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 251                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 252                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 253                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 254         }
 255
 256         bzero(&up->u_stats, sizeof(struct pstats));
 257         bcopy(&p1->p_stats->p_prof, &up->u_stats.p_prof,
 258                 sizeof(struct uprof));
 259         bcopy(&p1->p_thread->td_start, &p2->p_thread->td_start,
 260                 sizeof(struct timeval));
 261
 262
 263         /*
 264          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 265          * and make the child ready to run.
 266          */
 267         cpu_fork(p1, p2, flags);
 268 }
 269
 270 /*
 271  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 272  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 273  * the process was still executing.
 274  */
 275 void
 276 vm_waitproc(struct proc *p)
 277 {
 278         p->p_stats = NULL;
 279         cpu_proc_wait(p);
 280         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Set default limits for VM system.
 285  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 286  *
 287  * XXX should probably act directly on proc0.
 288  */
 289 static void
 290 vm_init_limits(void *udata)
 291 {
 292         struct proc *p = udata;
 293         int rss_limit;
 294
 295         /*
 296          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 297          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 298          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 299          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 300          * and reduces thrashing of the object cache.
 301          */
 302         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 303         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 304         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 305         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 306         /* limit the limit to no less than 2MB */
 307         rss_limit = max(vmstats.v_free_count, 512);
 308         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 309         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 310 }
 311
 312 void
 313 faultin(struct proc *p)
 314 {
 315         int s;
 316
 317         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 318
 319                 ++p->p_lock;
 320
 321                 pmap_swapin_proc(p);
 322
 323                 s = splhigh();
 324
 325                 /*
 326                  * The process is in the kernel and controlled by LWKT,
 327                  * so we just schedule it rather then call setrunqueue().
 328                  */
 329                 if (p->p_stat == SRUN)
 330                         lwkt_schedule(p->p_thread);
 331
 332                 p->p_flag |= P_INMEM;
 333
 334                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 335                 --p->p_lock;
 336                 splx(s);
 337
 338         }
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Kernel initialization eventually falls through to this function,
 343  * which is process 0.
 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(void *dummy)
 352 {
 353         struct proc *p;
 354         int pri;
 355         struct proc *pp;
 356         int ppri;
 357
 358         KKASSERT(!IN_CRITICAL_SECT(curthread));
 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, 0, "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(int action)
 437 {
 438         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                          * YYY do not swapout a proc waiting on a critical
 467                          * event.
 468                          *
 469                          * Guarentee swap_idle_threshold time in memory
 470                          */
 471                         if (p->p_slptime < swap_idle_threshold1)
 472                                 continue;
 473
 474                         /*
 475                          * If the system is under memory stress, or if we
 476                          * are swapping idle processes >= swap_idle_threshold2,
 477                          * then swap the process 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                                         NULL, curthread)) {
 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(struct proc *p)
 525 {
 526
 527 #if defined(SWAP_DEBUG)
 528         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 529 #endif
 530         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 531         /*
 532          * remember the process resident count
 533          */
 534         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 535
 536         (void) splhigh();
 537         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 538         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 539         if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 540                 remrunqueue(p);
 541         (void) spl0();
 542
 543         pmap_swapout_proc(p);
 544
 545         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 546         p->p_swtime = 0;
 547 }
 548 #endif /* !NO_SWAPPING */