sys/vm/vm_map.h

   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  *      @(#)vm_map.h    8.9 (Berkeley) 5/17/95
  37  *
  38  *
  39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  43  *
  44  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  45  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  46  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  47  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  48  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  49  *
  50  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  51  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  52  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  53  *
  54  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  55  *
  56  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  57  *  School of Computer Science
  58  *  Carnegie Mellon University
  59  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  60  *
  61  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  62  * rights to redistribute these changes.
  63  *
  64  * $FreeBSD: src/sys/vm/vm_map.h,v 1.54.2.5 2003/01/13 22:51:17 dillon Exp $
  65  * $DragonFly: src/sys/vm/vm_map.h,v 1.11 2004/01/20 18:41:52 dillon Exp $
  66  */
  67
  68 /*
  69  *      Virtual memory map module definitions.
  70  */
  71
  72 #ifndef _VM_MAP_
  73 #define _VM_MAP_
  74
  75 /*
  76  *      Types defined:
  77  *
  78  *      vm_map_t                the high-level address map data structure.
  79  *      vm_map_entry_t          an entry in an address map.
  80  */
  81
  82 typedef u_int vm_eflags_t;
  83
  84 /*
  85  *      Objects which live in maps may be either VM objects, or
  86  *      another map (called a "sharing map") which denotes read-write
  87  *      sharing with other maps.
  88  */
  89
  90 union vm_map_object {
  91         struct vm_object *vm_object;    /* object object */
  92         struct vm_map *sub_map;         /* belongs to another map */
  93 };
  94
  95 /*
  96  *      Address map entries consist of start and end addresses,
  97  *      a VM object (or sharing map) and offset into that object,
  98  *      and user-exported inheritance and protection information.
  99  *      Also included is control information for virtual copy operations.
 100  */
 101 struct vm_map_entry {
 102         struct vm_map_entry *prev;      /* previous entry */
 103         struct vm_map_entry *next;      /* next entry */
 104         vm_offset_t start;              /* start address */
 105         vm_offset_t end;                /* end address */
 106         vm_offset_t avail_ssize;        /* amt can grow if this is a stack */
 107         union vm_map_object object;     /* object I point to */
 108         vm_ooffset_t offset;            /* offset into object */
 109         vm_eflags_t eflags;             /* map entry flags */
 110         /* Only in task maps: */
 111         vm_prot_t protection;           /* protection code */
 112         vm_prot_t max_protection;       /* maximum protection */
 113         vm_inherit_t inheritance;       /* inheritance */
 114         int wired_count;                /* can be paged if = 0 */
 115         vm_pindex_t lastr;              /* last read */
 116 };
 117
 118 #define MAP_ENTRY_NOSYNC                0x0001
 119 #define MAP_ENTRY_IS_SUB_MAP            0x0002
 120 #define MAP_ENTRY_COW                   0x0004
 121 #define MAP_ENTRY_NEEDS_COPY            0x0008
 122 #define MAP_ENTRY_NOFAULT               0x0010
 123 #define MAP_ENTRY_USER_WIRED            0x0020
 124
 125 #define MAP_ENTRY_BEHAV_NORMAL          0x0000  /* default behavior */
 126 #define MAP_ENTRY_BEHAV_SEQUENTIAL      0x0040  /* expect sequential access */
 127 #define MAP_ENTRY_BEHAV_RANDOM          0x0080  /* expect random access */
 128 #define MAP_ENTRY_BEHAV_RESERVED        0x00C0  /* future use */
 129
 130 #define MAP_ENTRY_BEHAV_MASK            0x00C0
 131
 132 #define MAP_ENTRY_IN_TRANSITION         0x0100  /* entry being changed */
 133 #define MAP_ENTRY_NEEDS_WAKEUP          0x0200  /* waiter's in transition */
 134 #define MAP_ENTRY_NOCOREDUMP            0x0400  /* don't include in a core */
 135
 136 /*
 137  * flags for vm_map_[un]clip_range()
 138  */
 139 #define MAP_CLIP_NO_HOLES               0x0001
 140
 141 /*
 142  * This reserve count for vm_map_entry_reserve() should cover all nominal
 143  * single-insertion operations, including any necessary clipping.
 144  */
 145 #define MAP_RESERVE_COUNT       4
 146 #define MAP_RESERVE_SLOP        32
 147
 148 static __inline u_char
 149 vm_map_entry_behavior(struct vm_map_entry *entry)
 150 {
 151         return entry->eflags & MAP_ENTRY_BEHAV_MASK;
 152 }
 153
 154 static __inline void
 155 vm_map_entry_set_behavior(struct vm_map_entry *entry, u_char behavior)
 156 {
 157         entry->eflags = (entry->eflags & ~MAP_ENTRY_BEHAV_MASK) |
 158                 (behavior & MAP_ENTRY_BEHAV_MASK);
 159 }
 160
 161 /*
 162  *      Maps are doubly-linked lists of map entries, kept sorted
 163  *      by address.  A single hint is provided to start
 164  *      searches again from the last successful search,
 165  *      insertion, or removal.
 166  *
 167  *      Note: the lock structure cannot be the first element of vm_map
 168  *      because this can result in a running lockup between two or more
 169  *      system processes trying to kmem_alloc_wait() due to kmem_alloc_wait()
 170  *      and free tsleep/waking up 'map' and the underlying lockmgr also
 171  *      sleeping and waking up on 'map'.  The lockup occurs when the map fills
 172  *      up.  The 'exec' map, for example.
 173  */
 174 struct vm_map {
 175         struct vm_map_entry header;     /* List of entries */
 176         struct lock lock;               /* Lock for map data */
 177         int nentries;                   /* Number of entries */
 178         vm_size_t size;                 /* virtual size */
 179         u_char system_map;              /* Am I a system map? */
 180         u_char infork;                  /* Am I in fork processing? */
 181         vm_map_entry_t hint;            /* hint for quick lookups */
 182         unsigned int timestamp;         /* Version number */
 183         vm_map_entry_t first_free;      /* First free space hint */
 184         struct pmap *pmap;              /* Physical map */
 185 #define min_offset              header.start
 186 #define max_offset              header.end
 187 };
 188
 189 /*
 190  * Registered upcall
 191  */
 192 struct upcall;
 193
 194 struct vmupcall {
 195         struct vmupcall *vu_next;
 196         void            *vu_func;       /* user upcall function */
 197         void            *vu_data;       /* user data */
 198         void            *vu_ctx;        /* user context function */
 199         struct proc     *vu_proc;       /* process that registered upcall */
 200         int             vu_id;          /* upcall identifier */
 201         int             vu_pending;     /* upcall request pending */
 202 };
 203
 204 /*
 205  * Shareable process virtual address space.
 206  * May eventually be merged with vm_map.
 207  * Several fields are temporary (text, data stuff).
 208  */
 209 struct vmspace {
 210         struct vm_map vm_map;   /* VM address map */
 211         struct pmap vm_pmap;    /* private physical map */
 212         int vm_refcnt;          /* number of references */
 213         caddr_t vm_shm;         /* SYS5 shared memory private data XXX */
 214 /* we copy from vm_startcopy to the end of the structure on fork */
 215 #define vm_startcopy vm_rssize
 216         segsz_t vm_rssize;      /* current resident set size in pages */
 217         segsz_t vm_swrss;       /* resident set size before last swap */
 218         segsz_t vm_tsize;       /* text size (pages) XXX */
 219         segsz_t vm_dsize;       /* data size (pages) XXX */
 220         segsz_t vm_ssize;       /* stack size (pages) */
 221         caddr_t vm_taddr;       /* user virtual address of text XXX */
 222         caddr_t vm_daddr;       /* user virtual address of data XXX */
 223         caddr_t vm_maxsaddr;    /* user VA at max stack growth */
 224         caddr_t vm_minsaddr;    /* user VA at max stack growth */
 225         int     vm_exitingcnt;  /* several procsses zombied in exit1 */
 226         int     vm_upccount;    /* number of registered upcalls */
 227         struct vmupcall *vm_upcalls; /* registered upcalls */
 228 };
 229
 230 /*
 231  * Resident executable holding structure.  A user program can take a snapshot
 232  * of just its VM address space (typically done just after dynamic link
 233  * libraries have completed loading) and register it as a resident
 234  * executable associated with the program binary's vnode, which is also
 235  * locked into memory.  Future execs of the vnode will start with a copy
 236  * of the resident vmspace instead of running the binary from scratch,
 237  * avoiding both the kernel ELF loader *AND* all shared library mapping and
 238  * relocation code, and will call a different entry point (the stack pointer
 239  * is reset to the top of the stack) supplied when the vmspace was registered.
 240  */
 241 struct vmresident {
 242         struct vnode    *vr_vnode;              /* associated vnode */
 243         TAILQ_ENTRY(vmresident) vr_link;        /* linked list of res sts */
 244         struct vmspace  *vr_vmspace;            /* vmspace to fork */
 245         intptr_t        vr_entry_addr;          /* registered entry point */
 246         struct sysentvec *vr_sysent;            /* system call vects */
 247         int             vr_id;                  /* registration id */
 248 };
 249
 250 /*
 251  *      Macros:         vm_map_lock, etc.
 252  *      Function:
 253  *              Perform locking on the data portion of a map.  Note that
 254  *              these macros mimic procedure calls returning void.  The
 255  *              semicolon is supplied by the user of these macros, not
 256  *              by the macros themselves.  The macros can safely be used
 257  *              as unbraced elements in a higher level statement.
 258  */
 259
 260 #define vm_map_lock_drain_interlock(map) \
 261         do { \
 262                 lockmgr(&(map)->lock, LK_DRAIN|LK_INTERLOCK, \
 263                         &(map)->ref_lock, curthread); \
 264                 (map)->timestamp++; \
 265         } while(0)
 266
 267 #ifdef DIAGNOSTIC
 268 /* #define MAP_LOCK_DIAGNOSTIC 1 */
 269 #ifdef MAP_LOCK_DIAGNOSTIC
 270 #define vm_map_lock(map) \
 271         do { \
 272                 printf ("locking map LK_EXCLUSIVE: 0x%x\n", map); \
 273                 if (lockmgr(&(map)->lock, LK_EXCLUSIVE, (void *)0, curthread) != 0) { \
 274                         panic("vm_map_lock: failed to get lock"); \
 275                 } \
 276                 (map)->timestamp++; \
 277         } while(0)
 278 #else
 279 #define vm_map_lock(map) \
 280         do { \
 281                 if (lockmgr(&(map)->lock, LK_EXCLUSIVE, (void *)0, curthread) != 0) { \
 282                         panic("vm_map_lock: failed to get lock"); \
 283                 } \
 284                 (map)->timestamp++; \
 285         } while(0)
 286 #endif
 287 #else
 288 #define vm_map_lock(map) \
 289         do { \
 290                 lockmgr(&(map)->lock, LK_EXCLUSIVE, (void *)0, curthread); \
 291                 (map)->timestamp++; \
 292         } while(0)
 293 #endif /* DIAGNOSTIC */
 294
 295 #if defined(MAP_LOCK_DIAGNOSTIC)
 296 #define vm_map_unlock(map) \
 297         do { \
 298                 printf ("locking map LK_RELEASE: 0x%x\n", map); \
 299                 lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE, (void *)0, curthread); \
 300         } while (0)
 301 #define vm_map_lock_read(map) \
 302         do { \
 303                 printf ("locking map LK_SHARED: 0x%x\n", map); \
 304                 lockmgr(&(map)->lock, LK_SHARED, (void *)0, curthread); \
 305         } while (0)
 306 #define vm_map_unlock_read(map) \
 307         do { \
 308                 printf ("locking map LK_RELEASE: 0x%x\n", map); \
 309                 lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE, (void *)0, curthread); \
 310         } while (0)
 311 #else
 312 #define vm_map_unlock(map) \
 313         lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE, (void *)0, curthread)
 314 #define vm_map_lock_read(map) \
 315         lockmgr(&(map)->lock, LK_SHARED, (void *)0, curthread)
 316 #define vm_map_unlock_read(map) \
 317         lockmgr(&(map)->lock, LK_RELEASE, (void *)0, curthread)
 318 #endif
 319
 320 static __inline__ int
 321 _vm_map_lock_upgrade(vm_map_t map, struct thread *td) {
 322         int error;
 323 #if defined(MAP_LOCK_DIAGNOSTIC)
 324         printf("locking map LK_EXCLUPGRADE: 0x%x\n", map);
 325 #endif
 326         error = lockmgr(&map->lock, LK_EXCLUPGRADE, (void *)0, td);
 327         if (error == 0)
 328                 map->timestamp++;
 329         return error;
 330 }
 331
 332 #define vm_map_lock_upgrade(map) _vm_map_lock_upgrade(map, curthread)
 333
 334 #if defined(MAP_LOCK_DIAGNOSTIC)
 335 #define vm_map_lock_downgrade(map) \
 336         do { \
 337                 printf ("locking map LK_DOWNGRADE: 0x%x\n", map); \
 338                 lockmgr(&(map)->lock, LK_DOWNGRADE, (void *)0, curthread); \
 339         } while (0)
 340 #else
 341 #define vm_map_lock_downgrade(map) \
 342         lockmgr(&(map)->lock, LK_DOWNGRADE, (void *)0, curthread)
 343 #endif
 344
 345 #define vm_map_set_recursive(map) \
 346         do { \
 347                 lwkt_gettoken(&(map)->lock.lk_interlock); \
 348                 (map)->lock.lk_flags |= LK_CANRECURSE; \
 349                 lwkt_reltoken(&(map)->lock.lk_interlock); \
 350         } while(0)
 351 #define vm_map_clear_recursive(map) \
 352         do { \
 353                 lwkt_gettoken(&(map)->lock.lk_interlock); \
 354                 (map)->lock.lk_flags &= ~LK_CANRECURSE; \
 355                 lwkt_reltoken(&(map)->lock.lk_interlock); \
 356         } while(0)
 357
 358 /*
 359  *      Functions implemented as macros
 360  */
 361 #define         vm_map_min(map)         ((map)->min_offset)
 362 #define         vm_map_max(map)         ((map)->max_offset)
 363 #define         vm_map_pmap(map)        ((map)->pmap)
 364
 365 static __inline struct pmap *
 366 vmspace_pmap(struct vmspace *vmspace)
 367 {
 368         return &vmspace->vm_pmap;
 369 }
 370
 371 static __inline long
 372 vmspace_resident_count(struct vmspace *vmspace)
 373 {
 374         return pmap_resident_count(vmspace_pmap(vmspace));
 375 }
 376
 377 /*
 378  * Number of kernel maps and entries to statically allocate, required
 379  * during boot to bootstrap the VM system.
 380  */
 381 #define MAX_KMAP        10
 382 #define MAX_MAPENT      256
 383
 384 /*
 385  * Copy-on-write flags for vm_map operations
 386  */
 387 #define MAP_UNUSED_01           0x0001
 388 #define MAP_COPY_ON_WRITE       0x0002
 389 #define MAP_NOFAULT             0x0004
 390 #define MAP_PREFAULT            0x0008
 391 #define MAP_PREFAULT_PARTIAL    0x0010
 392 #define MAP_DISABLE_SYNCER      0x0020
 393 #define MAP_DISABLE_COREDUMP    0x0100
 394 #define MAP_PREFAULT_MADVISE    0x0200  /* from (user) madvise request */
 395
 396 /*
 397  * vm_fault option flags
 398  */
 399 #define VM_FAULT_NORMAL 0               /* Nothing special */
 400 #define VM_FAULT_CHANGE_WIRING 1        /* Change the wiring as appropriate */
 401 #define VM_FAULT_USER_WIRE 2            /* Likewise, but for user purposes */
 402 #define VM_FAULT_WIRE_MASK (VM_FAULT_CHANGE_WIRING|VM_FAULT_USER_WIRE)
 403 #define VM_FAULT_HOLD 4                 /* Hold the page */
 404 #define VM_FAULT_DIRTY 8                /* Dirty the page */
 405
 406 #ifdef _KERNEL
 407 boolean_t vm_map_check_protection (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t);
 408 struct pmap;
 409 int vm_map_entry_reserve(int);
 410 int vm_map_entry_kreserve(int);
 411 void vm_map_entry_release(int);
 412 void vm_map_entry_krelease(int);
 413 vm_map_t vm_map_create (struct pmap *, vm_offset_t, vm_offset_t);
 414 int vm_map_delete (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, int *);
 415 int vm_map_find (vm_map_t, vm_object_t, vm_ooffset_t, vm_offset_t *, vm_size_t, boolean_t, vm_prot_t, vm_prot_t, int);
 416 int vm_map_findspace (vm_map_t, vm_offset_t, vm_size_t, vm_offset_t, vm_offset_t *);
 417 int vm_map_inherit (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_inherit_t);
 418 void vm_map_init (struct vm_map *, vm_offset_t, vm_offset_t);
 419 int vm_map_insert (vm_map_t, int *, vm_object_t, vm_ooffset_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t, vm_prot_t, int);
 420 int vm_map_lookup (vm_map_t *, vm_offset_t, vm_prot_t, vm_map_entry_t *, vm_object_t *,
 421     vm_pindex_t *, vm_prot_t *, boolean_t *);
 422 void vm_map_lookup_done (vm_map_t, vm_map_entry_t, int);
 423 boolean_t vm_map_lookup_entry (vm_map_t, vm_offset_t, vm_map_entry_t *);
 424 int vm_map_wire (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, int);
 425 int vm_map_unwire (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, boolean_t);
 426 int vm_map_clean (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, boolean_t, boolean_t);
 427 int vm_map_protect (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t, boolean_t);
 428 int vm_map_remove (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 429 void vm_map_startup (void);
 430 int vm_map_submap (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_map_t);
 431 int vm_map_madvise (vm_map_t, vm_offset_t, vm_offset_t, int);
 432 void vm_map_simplify_entry (vm_map_t, vm_map_entry_t, int *);
 433 void vm_init2 (void);
 434 int vm_uiomove (vm_map_t, vm_object_t, off_t, int, vm_offset_t, int *);
 435 void vm_freeze_copyopts (vm_object_t, vm_pindex_t, vm_pindex_t);
 436 int vm_map_stack (vm_map_t, vm_offset_t, vm_size_t, vm_prot_t, vm_prot_t, int);
 437 int vm_map_growstack (struct proc *p, vm_offset_t addr);
 438 int vmspace_swap_count (struct vmspace *vmspace);
 439 void vm_map_set_wired_quick(vm_map_t map, vm_offset_t addr, vm_size_t size, int *);
 440
 441 #endif
 442 #endif                          /* _VM_MAP_ */