sys/vm/vm_swapcache.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2010 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   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  *
  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
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35 /*
  36  * Implement the swapcache daemon.  When enabled swap is assumed to be
  37  * configured on a fast storage device such as a SSD.  Swap is assigned
  38  * to clean vnode-backed pages in the inactive queue, clustered by object
  39  * if possible, and written out.  The swap assignment sticks around even
  40  * after the underlying pages have been recycled.
  41  *
  42  * The daemon manages write bandwidth based on sysctl settings to control
  43  * wear on the SSD.
  44  *
  45  * The vnode strategy code will check for the swap assignments and divert
  46  * reads to the swap device.
  47  *
  48  * This operates on both regular files and the block device vnodes used by
  49  * filesystems to manage meta-data.
  50  */
  51
  52 #include "opt_vm.h"
  53 #include <sys/param.h>
  54 #include <sys/systm.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/proc.h>
  57 #include <sys/kthread.h>
  58 #include <sys/resourcevar.h>
  59 #include <sys/signalvar.h>
  60 #include <sys/vnode.h>
  61 #include <sys/vmmeter.h>
  62 #include <sys/sysctl.h>
  63
  64 #include <vm/vm.h>
  65 #include <vm/vm_param.h>
  66 #include <sys/lock.h>
  67 #include <vm/vm_object.h>
  68 #include <vm/vm_page.h>
  69 #include <vm/vm_map.h>
  70 #include <vm/vm_pageout.h>
  71 #include <vm/vm_pager.h>
  72 #include <vm/swap_pager.h>
  73 #include <vm/vm_extern.h>
  74
  75 #include <sys/thread2.h>
  76 #include <vm/vm_page2.h>
  77
  78 #define INACTIVE_LIST   (&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl)
  79
  80 /* the kernel process "vm_pageout"*/
  81 static void vm_swapcached (void);
  82 static void vm_swapcached_flush (vm_page_t m);
  83 struct thread *swapcached_thread;
  84
  85 static struct kproc_desc swpc_kp = {
  86         "swapcached",
  87         vm_swapcached,
  88         &swapcached_thread
  89 };
  90 SYSINIT(swapcached, SI_SUB_KTHREAD_PAGE, SI_ORDER_SECOND, kproc_start, &swpc_kp)
  91
  92 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, swapcache, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
  93
  94 static int vm_swapcache_sleep;
  95 static int vm_swapcache_maxlaunder = 64;
  96 static int vm_swapcache_data_enable = 0;
  97 static int vm_swapcache_meta_enable = 0;
  98 static int64_t vm_swapcache_write_count;
  99
 100 SYSCTL_INT(_vm_swapcache, OID_AUTO, maxlaunder,
 101         CTLFLAG_RW, &vm_swapcache_maxlaunder, 0, "");
 102 SYSCTL_INT(_vm_swapcache, OID_AUTO, data_enable,
 103         CTLFLAG_RW, &vm_swapcache_data_enable, 0, "");
 104 SYSCTL_INT(_vm_swapcache, OID_AUTO, meta_enable,
 105         CTLFLAG_RW, &vm_swapcache_meta_enable, 0, "");
 106 SYSCTL_QUAD(_vm_swapcache, OID_AUTO, write_count,
 107         CTLFLAG_RW, &vm_swapcache_write_count, 0, "");
 108
 109 /*
 110  * vm_swapcached is the high level pageout daemon.
 111  */
 112 static void
 113 vm_swapcached(void)
 114 {
 115         struct vm_page marker;
 116         vm_object_t object;
 117         vm_page_t m;
 118         int count;
 119
 120         /*
 121          * Thread setup
 122          */
 123         curthread->td_flags |= TDF_SYSTHREAD;
 124
 125         /*
 126          * Initialize our marker
 127          */
 128         bzero(&marker, sizeof(marker));
 129         marker.flags = PG_BUSY | PG_FICTITIOUS | PG_MARKER;
 130         marker.queue = PQ_INACTIVE;
 131         marker.wire_count = 1;
 132
 133         crit_enter();
 134         TAILQ_INSERT_HEAD(INACTIVE_LIST, &marker, pageq);
 135
 136         for (;;) {
 137                 /*
 138                  * Loop once a second or so looking for work when enabled.
 139                  */
 140                 if (vm_swapcache_data_enable == 0 &&
 141                     vm_swapcache_meta_enable == 0) {
 142                         tsleep(&vm_swapcache_sleep, 0, "csleep", hz * 5);
 143                         continue;
 144                 }
 145                 tsleep(&vm_swapcache_sleep, 0, "csleep", hz);
 146
 147                 /*
 148                  * Calculate the number of pages to test.  We don't want
 149                  * to get into a cpu-bound loop.
 150                  */
 151                 count = vmstats.v_inactive_count;
 152                 if (count > vm_swapcache_maxlaunder)
 153                         count = vm_swapcache_maxlaunder;
 154
 155                 /*
 156                  * Scan the inactive queue from our marker to locate
 157                  * suitable pages to push to the swap cache.
 158                  *
 159                  * We are looking for clean vnode-backed pages.
 160                  */
 161                 m = &marker;
 162                 while ((m = TAILQ_NEXT(m, pageq)) != NULL && count--) {
 163                         if (m->flags & PG_MARKER) {
 164                                 ++count;
 165                                 continue;
 166                         }
 167                         if (m->flags & (PG_SWAPPED | PG_BUSY | PG_UNMANAGED))
 168                                 continue;
 169                         if (m->busy || m->hold_count || m->wire_count)
 170                                 continue;
 171                         if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
 172                                 continue;
 173                         if (m->dirty & m->valid)
 174                                 continue;
 175                         if ((object = m->object) == NULL)
 176                                 continue;
 177                         if (object->type != OBJT_VNODE)
 178                                 continue;
 179                         vm_page_test_dirty(m);
 180                         if (m->dirty & m->valid)
 181                                 continue;
 182
 183                         /*
 184                          * Ok, move the marker and soft-busy the page.
 185                          */
 186                         TAILQ_REMOVE(INACTIVE_LIST, &marker, pageq);
 187                         TAILQ_INSERT_AFTER(INACTIVE_LIST, m, &marker, pageq);
 188
 189                         /*
 190                          * Assign swap and initiate I/O
 191                          */
 192                         vm_swapcached_flush(m);
 193
 194                         /*
 195                          * Setup for next loop using marker.
 196                          */
 197                         m = &marker;
 198                 }
 199                 TAILQ_REMOVE(INACTIVE_LIST, &marker, pageq);
 200                 if (m)
 201                         TAILQ_INSERT_BEFORE(m, &marker, pageq);
 202                 else
 203                         TAILQ_INSERT_HEAD(INACTIVE_LIST, &marker, pageq);
 204
 205         }
 206         TAILQ_REMOVE(INACTIVE_LIST, &marker, pageq);
 207         crit_exit();
 208 }
 209
 210 /*
 211  * Flush the specified page using the swap_pager.
 212  */
 213 static
 214 void
 215 vm_swapcached_flush(vm_page_t m)
 216 {
 217         vm_object_t object;
 218         int rtvals;
 219
 220         vm_page_io_start(m);
 221         vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
 222
 223         object = m->object;
 224         vm_object_pip_add(object, 1);
 225         swap_pager_putpages(object, &m, 1, FALSE, &rtvals);
 226
 227         if (rtvals != VM_PAGER_PEND) {
 228                 vm_object_pip_wakeup(object);
 229                 vm_page_io_finish(m);
 230         }
 231 }