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 1.29 2005/02/07 20:39:01 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         if (rv == FALSE && is_globaldata_space(saddr, eaddr))
 131                 rv = TRUE;
 132         return (rv == TRUE);
 133 }
 134
 135 int
 136 useracc(c_caddr_t addr, int len, int 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(caddr_t addr, u_int len)
 176 {
 177         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 178             round_page((vm_offset_t)addr + len), 0);
 179 }
 180
 181 void
 182 vsunlock(caddr_t addr, u_int len)
 183 {
 184         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 185             round_page((vm_offset_t)addr + len), KM_PAGEABLE);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * Implement fork's actions on an address space.
 190  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 191  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 192  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 193  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 194  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 195  */
 196 void
 197 vm_fork(struct proc *p1, struct proc *p2, int flags)
 198 {
 199         struct user *up;
 200         struct thread *td2;
 201
 202         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 203                 /*
 204                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 205                  * this changes shared memory amongst threads, into
 206                  * COW locally.
 207                  */
 208                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 209                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 210                                 vmspace_unshare(p1);
 211                         }
 212                 }
 213                 cpu_fork(p1, p2, flags);
 214                 return;
 215         }
 216
 217         if (flags & RFMEM) {
 218                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 219                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
 220         }
 221
 222         while (vm_page_count_severe()) {
 223                 vm_wait();
 224         }
 225
 226         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 227                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 228
 229                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
 230
 231                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 232                         shmfork(p1, p2);
 233         }
 234
 235         td2 = lwkt_alloc_thread(NULL, LWKT_THREAD_STACK, -1);
 236         pmap_init_proc(p2, td2);
 237         lwkt_setpri(td2, TDPRI_KERN_USER);
 238         lwkt_set_comm(td2, "%s", p1->p_comm);
 239
 240         up = p2->p_addr;
 241
 242         /*
 243          * p_stats currently points at fields in the user struct
 244          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 245          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 246          *
 247          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 248          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 249          */
 250         p2->p_stats = &up->u_stats;
 251         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 252                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 253                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 254                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 255                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 256         }
 257
 258         bzero(&up->u_stats, sizeof(struct pstats));
 259         bcopy(&p1->p_stats->p_prof, &up->u_stats.p_prof,
 260                 sizeof(struct uprof));
 261         bcopy(&p1->p_thread->td_start, &p2->p_thread->td_start,
 262                 sizeof(struct timeval));
 263
 264
 265         /*
 266          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 267          * and make the child ready to run.
 268          */
 269         cpu_fork(p1, p2, flags);
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 274  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 275  * the process was still executing.
 276  */
 277 void
 278 vm_waitproc(struct proc *p)
 279 {
 280         p->p_stats = NULL;
 281         cpu_proc_wait(p);
 282         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Set default limits for VM system.
 287  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 288  *
 289  * XXX should probably act directly on proc0.
 290  */
 291 static void
 292 vm_init_limits(void *udata)
 293 {
 294         struct proc *p = udata;
 295         int rss_limit;
 296
 297         /*
 298          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 299          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 300          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 301          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 302          * and reduces thrashing of the object cache.
 303          */
 304         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 305         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 306         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 307         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 308         /* limit the limit to no less than 2MB */
 309         rss_limit = max(vmstats.v_free_count, 512);
 310         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 311         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 312 }
 313
 314 void
 315 faultin(struct proc *p)
 316 {
 317         int s;
 318
 319         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 320
 321                 ++p->p_lock;
 322
 323                 pmap_swapin_proc(p);
 324
 325                 s = splhigh();
 326
 327                 /*
 328                  * The process is in the kernel and controlled by LWKT,
 329                  * so we just schedule it rather then call setrunqueue().
 330                  */
 331                 if (p->p_stat == SRUN)
 332                         lwkt_schedule(p->p_thread);
 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  * Kernel initialization eventually falls through to this function,
 345  * which is process 0.
 346  *
 347  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 348  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 349  * time, it will be swapped in anyway.
 350  */
 351 /* ARGSUSED*/
 352 static void
 353 scheduler(void *dummy)
 354 {
 355         struct proc *p;
 356         int pri;
 357         struct proc *pp;
 358         int ppri;
 359
 360         KKASSERT(!IN_CRITICAL_SECT(curthread));
 361 loop:
 362         if (vm_page_count_min()) {
 363                 vm_wait();
 364                 goto loop;
 365         }
 366
 367         pp = NULL;
 368         ppri = INT_MIN;
 369         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 370                 if (p->p_stat == SRUN &&
 371                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 372
 373                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 374                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 375                                 pri -= p->p_nice * 8;
 376                         }
 377
 378                         /*
 379                          * if this process is higher priority and there is
 380                          * enough space, then select this process instead of
 381                          * the previous selection.
 382                          */
 383                         if (pri > ppri) {
 384                                 pp = p;
 385                                 ppri = pri;
 386                         }
 387                 }
 388         }
 389
 390         /*
 391          * Nothing to do, back to sleep.
 392          */
 393         if ((p = pp) == NULL) {
 394                 tsleep(&proc0, 0, "sched", 0);
 395                 goto loop;
 396         }
 397         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 398
 399         /*
 400          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 401          */
 402         faultin(p);
 403         p->p_swtime = 0;
 404         goto loop;
 405 }
 406
 407 #ifndef NO_SWAPPING
 408
 409 #define swappable(p) \
 410         (((p)->p_lock == 0) && \
 411                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 412
 413
 414 /*
 415  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 416  */
 417 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 418 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 419         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 420
 421 /*
 422  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 423  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 424  */
 425 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 426 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 427         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 428
 429 /*
 430  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 431  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 432  * process in case we need the room for a swapin.
 433  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 434  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 435  * if any, otherwise the longest-resident process.
 436  */
 437 void
 438 swapout_procs(int action)
 439 {
 440         struct proc *p;
 441         struct proc *outp, *outp2;
 442         int outpri, outpri2;
 443         int didswap = 0;
 444
 445         outp = outp2 = NULL;
 446         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 447 retry:
 448         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 449                 struct vmspace *vm;
 450                 if (!swappable(p))
 451                         continue;
 452
 453                 vm = p->p_vmspace;
 454
 455                 switch (p->p_stat) {
 456                 default:
 457                         continue;
 458
 459                 case SSLEEP:
 460                 case SSTOP:
 461                         /*
 462                          * do not swapout a realtime process
 463                          */
 464                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 465                                 continue;
 466
 467                         /*
 468                          * YYY do not swapout a proc waiting on a critical
 469                          * event.
 470                          *
 471                          * Guarentee swap_idle_threshold time in memory
 472                          */
 473                         if (p->p_slptime < swap_idle_threshold1)
 474                                 continue;
 475
 476                         /*
 477                          * If the system is under memory stress, or if we
 478                          * are swapping idle processes >= swap_idle_threshold2,
 479                          * then swap the process out.
 480                          */
 481                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 482                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 483                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 484                                 continue;
 485
 486                         ++vm->vm_refcnt;
 487                         /*
 488                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 489                          * data structures there is a possible deadlock.
 490                          */
 491                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 492                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 493                                         NULL, curthread)) {
 494                                 vmspace_free(vm);
 495                                 continue;
 496                         }
 497                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 498                         /*
 499                          * If the process has been asleep for awhile and had
 500                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 501                          */
 502                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 503                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 504                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 505                                 swapout(p);
 506                                 vmspace_free(vm);
 507                                 didswap++;
 508                                 goto retry;
 509                         }
 510
 511                         /*
 512                          * cleanup our reference
 513                          */
 514                         vmspace_free(vm);
 515                 }
 516         }
 517         /*
 518          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 519          * then wakeup the sched process.
 520          */
 521         if (didswap)
 522                 wakeup(&proc0);
 523 }
 524
 525 static void
 526 swapout(struct proc *p)
 527 {
 528
 529 #if defined(SWAP_DEBUG)
 530         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 531 #endif
 532         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 533         /*
 534          * remember the process resident count
 535          */
 536         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 537
 538         (void) splhigh();
 539         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 540         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 541         if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 542                 remrunqueue(p);
 543         (void) spl0();
 544
 545         pmap_swapout_proc(p);
 546
 547         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 548         p->p_swtime = 0;
 549 }
 550 #endif /* !NO_SWAPPING */