sys/platform/pc32/i386/vm_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986 The Regents of the University of California.
   3  * Copyright (c) 1989, 1990 William Jolitz
   4  * Copyright (c) 1994 John Dyson
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   8  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
   9  * Science Department, and William Jolitz.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by the University of
  22  *      California, Berkeley and its contributors.
  23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  *      from: @(#)vm_machdep.c  7.3 (Berkeley) 5/13/91
  40  *      Utah $Hdr: vm_machdep.c 1.16.1.1 89/06/23$
  41  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/vm_machdep.c,v 1.132.2.9 2003/01/25 19:02:23 dillon Exp $
  42  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/vm_machdep.c,v 1.52 2007/01/07 08:37:34 dillon Exp $
  43  */
  44
  45 #include "use_npx.h"
  46 #include "use_isa.h"
  47 #include "opt_reset.h"
  48
  49 #include <sys/param.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/malloc.h>
  52 #include <sys/proc.h>
  53 #include <sys/buf.h>
  54 #include <sys/interrupt.h>
  55 #include <sys/vnode.h>
  56 #include <sys/vmmeter.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/sysctl.h>
  59 #include <sys/unistd.h>
  60
  61 #include <machine/clock.h>
  62 #include <machine/cpu.h>
  63 #include <machine/md_var.h>
  64 #include <machine/smp.h>
  65 #include <machine/pcb.h>
  66 #include <machine/pcb_ext.h>
  67 #include <machine/vm86.h>
  68 #include <machine/segments.h>
  69 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
  70
  71 #include <vm/vm.h>
  72 #include <vm/vm_param.h>
  73 #include <sys/lock.h>
  74 #include <vm/vm_kern.h>
  75 #include <vm/vm_page.h>
  76 #include <vm/vm_map.h>
  77 #include <vm/vm_extern.h>
  78
  79 #include <sys/user.h>
  80 #include <sys/thread2.h>
  81
  82 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  83
  84 static void     cpu_reset_real (void);
  85 #ifdef SMP
  86 static void     cpu_reset_proxy (void);
  87 static u_int    cpu_reset_proxyid;
  88 static volatile u_int   cpu_reset_proxy_active;
  89 #endif
  90 extern int      _ucodesel, _udatasel;
  91
  92
  93 /*
  94  * Finish a fork operation, with lwp lp2 nearly set up.
  95  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
  96  * ready to run and return to user mode.
  97  */
  98 void
  99 cpu_fork(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2, int flags)
 100 {
 101         struct pcb *pcb2;
 102
 103         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 104                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 105                         /* unshare user LDT */
 106                         struct pcb *pcb1 = lp1->lwp_thread->td_pcb;
 107                         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb1->pcb_ldt;
 108                         if (pcb_ldt && pcb_ldt->ldt_refcnt > 1) {
 109                                 pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb1,pcb_ldt->ldt_len);
 110                                 user_ldt_free(pcb1);
 111                                 pcb1->pcb_ldt = pcb_ldt;
 112                                 set_user_ldt(pcb1);
 113                         }
 114                 }
 115                 return;
 116         }
 117
 118 #if NNPX > 0
 119         /* Ensure that lp1's pcb is up to date. */
 120         if (mdcpu->gd_npxthread == lp1->lwp_thread)
 121                 npxsave(lp1->lwp_thread->td_savefpu);
 122 #endif
 123
 124         /*
 125          * Copy lp1's PCB.  This really only applies to the
 126          * debug registers and FP state, but its faster to just copy the
 127          * whole thing.  Because we only save the PCB at switchout time,
 128          * the register state (including pcb_gs) may not be current.
 129          */
 130         pcb2 = lp2->lwp_thread->td_pcb;
 131         *pcb2 = *lp1->lwp_thread->td_pcb;
 132
 133         /*
 134          * Create a new fresh stack for the new process.
 135          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
 136          * syscall.  This copies the user mode register values.  The
 137          * 16 byte offset saves space for vm86, and must match
 138          * common_tss.esp0 (kernel stack pointer on entry from user mode)
 139          *
 140          * pcb_esp must allocate an additional call-return pointer below
 141          * the trap frame which will be restored by cpu_restore from
 142          * PCB_EIP, and the thread's td_sp pointer must allocate an
 143          * additonal two worsd below the pcb_esp call-return pointer to
 144          * hold the LWKT restore function pointer and eflags.
 145          *
 146          * The LWKT restore function pointer must be set to cpu_restore,
 147          * which is our standard heavy weight process switch-in function.
 148          * YYY eventually we should shortcut fork_return and fork_trampoline
 149          * to use the LWKT restore function directly so we can get rid of
 150          * all the extra crap we are setting up.
 151          */
 152         lp2->lwp_md.md_regs = (struct trapframe *)((char *)pcb2 - 16) - 1;
 153         bcopy(lp1->lwp_md.md_regs, lp2->lwp_md.md_regs, sizeof(*lp2->lwp_md.md_regs));
 154
 155         /*
 156          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
 157          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
 158          */
 159         pcb2->pcb_cr3 = vtophys(vmspace_pmap(lp2->lwp_proc->p_vmspace)->pm_pdir);
 160         pcb2->pcb_edi = 0;
 161         pcb2->pcb_esi = (int)fork_return;       /* fork_trampoline argument */
 162         pcb2->pcb_ebp = 0;
 163         pcb2->pcb_esp = (int)lp2->lwp_md.md_regs - sizeof(void *);
 164         pcb2->pcb_ebx = (int)lp2;               /* fork_trampoline argument */
 165         pcb2->pcb_eip = (int)fork_trampoline;
 166         lp2->lwp_thread->td_sp = (char *)(pcb2->pcb_esp - sizeof(void *));
 167         *(u_int32_t *)lp2->lwp_thread->td_sp = PSL_USER;
 168         lp2->lwp_thread->td_sp -= sizeof(void *);
 169         *(void **)lp2->lwp_thread->td_sp = (void *)cpu_heavy_restore;
 170
 171         /*
 172          * Segment registers.
 173          */
 174         pcb2->pcb_gs = rgs();
 175
 176         /*
 177          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
 178          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
 179          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
 180          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
 181          */
 182
 183         /*
 184          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
 185          */
 186         pcb2->pcb_ext = 0;
 187
 188         /* Copy the LDT, if necessary. */
 189         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
 190                 if (flags & RFMEM) {
 191                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
 192                 } else {
 193                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
 194                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
 195                 }
 196         }
 197         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
 198               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
 199         /*
 200          * Now, cpu_switch() can schedule the new process.
 201          * pcb_esp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
 202          * containing the return address when exiting cpu_switch.
 203          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
 204          * %ebx loaded with the new proc's pointer.  fork_trampoline()
 205          * will set up a stack to call fork_return(p, frame); to complete
 206          * the return to user-mode.
 207          */
 208 }
 209
 210 /*
 211  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
 212  * been scheduled yet.
 213  *
 214  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
 215  */
 216 void
 217 cpu_set_fork_handler(struct lwp *lp, void (*func)(void *), void *arg)
 218 {
 219         /*
 220          * Note that the trap frame follows the args, so the function
 221          * is really called like this:  func(arg, frame);
 222          */
 223         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_esi = (int) func;   /* function */
 224         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ebx = (int) arg;    /* first arg */
 225 }
 226
 227 void
 228 cpu_set_thread_handler(thread_t td, void (*rfunc)(void), void *func, void *arg)
 229 {
 230         td->td_pcb->pcb_esi = (int)func;
 231         td->td_pcb->pcb_ebx = (int) arg;
 232         td->td_switch = cpu_lwkt_switch;
 233         td->td_sp -= sizeof(void *);
 234         *(void **)td->td_sp = rfunc;    /* exit function on return */
 235         td->td_sp -= sizeof(void *);
 236         *(void **)td->td_sp = cpu_kthread_restore;
 237 }
 238
 239 void
 240 cpu_proc_exit(void)
 241 {
 242         struct thread *td = curthread;
 243         struct pcb *pcb;
 244         struct pcb_ext *ext;
 245
 246 #if NNPX > 0
 247         npxexit();
 248 #endif  /* NNPX */
 249
 250         /*
 251          * If we were using a private TSS do a forced-switch to ourselves
 252          * to switch back to the common TSS before freeing it.
 253          */
 254         pcb = td->td_pcb;
 255         if ((ext = pcb->pcb_ext) != NULL) {
 256                 crit_enter();
 257                 pcb->pcb_ext = NULL;
 258                 td->td_switch(td);
 259                 crit_exit();
 260                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)ext, ctob(IOPAGES + 1));
 261         }
 262         user_ldt_free(pcb);
 263         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 264                 /*
 265                  * disable all hardware breakpoints
 266                  */
 267                 reset_dbregs();
 268                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 269         }
 270         td->td_gd->gd_cnt.v_swtch++;
 271
 272         crit_enter_quick(td);
 273         lwkt_deschedule_self(td);
 274         lwkt_remove_tdallq(td);
 275         cpu_thread_exit();
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
 280  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
 281  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
 282  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
 283  * out the stack.
 284  *
 285  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
 286  */
 287 void
 288 cpu_thread_exit(void)
 289 {
 290         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
 291         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
 292         lwkt_switch();
 293         panic("cpu_exit");
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
 298  * rwlock and removed it from the reap list.
 299  */
 300 void
 301 cpu_proc_wait(struct proc *p)
 302 {
 303         struct thread *td;
 304
 305         /* drop per-process resources */
 306         td = pmap_dispose_proc(p);
 307         if (td)
 308                 lwkt_free_thread(td);
 309 }
 310
 311 /*
 312  * Dump the machine specific header information at the start of a core dump.
 313  */
 314 int
 315 cpu_coredump(struct thread *td, struct vnode *vp, struct ucred *cred)
 316 {
 317         struct proc *p = td->td_proc;
 318         int error;
 319         caddr_t tempuser;
 320
 321         KKASSERT(p);
 322         tempuser = kmalloc(ctob(UPAGES), M_TEMP, M_WAITOK);
 323         if (!tempuser)
 324                 return EINVAL;
 325
 326         bzero(tempuser, ctob(UPAGES));
 327         bcopy(p->p_addr, tempuser, sizeof(struct user));
 328         bcopy(p->p_md.md_regs,
 329               tempuser + ((caddr_t) p->p_md.md_regs - (caddr_t) p->p_addr),
 330               sizeof(struct trapframe));
 331         bcopy(p->p_thread->td_pcb, tempuser + ((char *)p->p_thread->td_pcb - (char *)p->p_addr), sizeof(struct pcb));
 332
 333         error = vn_rdwr(UIO_WRITE, vp, (caddr_t) tempuser, ctob(UPAGES),
 334                         (off_t)0, UIO_SYSSPACE, IO_UNIT, cred, (int *)NULL);
 335
 336         kfree(tempuser, M_TEMP);
 337
 338         return error;
 339 }
 340
 341 #ifdef notyet
 342 static void
 343 setredzone(u_short *pte, caddr_t vaddr)
 344 {
 345 /* eventually do this by setting up an expand-down stack segment
 346    for ss0: selector, allowing stack access down to top of u.
 347    this means though that protection violations need to be handled
 348    thru a double fault exception that must do an integral task
 349    switch to a known good context, within which a dump can be
 350    taken. a sensible scheme might be to save the initial context
 351    used by sched (that has physical memory mapped 1:1 at bottom)
 352    and take the dump while still in mapped mode */
 353 }
 354 #endif
 355
 356 /*
 357  * Convert kernel VA to physical address
 358  */
 359 vm_paddr_t
 360 kvtop(void *addr)
 361 {
 362         vm_paddr_t pa;
 363
 364         pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
 365         if (pa == 0)
 366                 panic("kvtop: zero page frame");
 367         return (pa);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * Force reset the processor by invalidating the entire address space!
 372  */
 373
 374 #ifdef SMP
 375 static void
 376 cpu_reset_proxy(void)
 377 {
 378         u_int saved_mp_lock;
 379
 380         cpu_reset_proxy_active = 1;
 381         while (cpu_reset_proxy_active == 1)
 382                 ;        /* Wait for other cpu to disable interupts */
 383         saved_mp_lock = mp_lock;
 384         mp_lock = 0;    /* BSP */
 385         kprintf("cpu_reset_proxy: Grabbed mp lock for BSP\n");
 386         cpu_reset_proxy_active = 3;
 387         while (cpu_reset_proxy_active == 3)
 388                 ;       /* Wait for other cpu to enable interrupts */
 389         stop_cpus((1<<cpu_reset_proxyid));
 390         kprintf("cpu_reset_proxy: Stopped CPU %d\n", cpu_reset_proxyid);
 391         DELAY(1000000);
 392         cpu_reset_real();
 393 }
 394 #endif
 395
 396 void
 397 cpu_reset(void)
 398 {
 399 #ifdef SMP
 400         if (smp_active_mask == 1) {
 401                 cpu_reset_real();
 402                 /* NOTREACHED */
 403         } else {
 404                 u_int map;
 405                 int cnt;
 406                 kprintf("cpu_reset called on cpu#%d\n",mycpu->gd_cpuid);
 407
 408                 map = mycpu->gd_other_cpus & ~stopped_cpus & smp_active_mask;
 409
 410                 if (map != 0) {
 411                         kprintf("cpu_reset: Stopping other CPUs\n");
 412                         stop_cpus(map);         /* Stop all other CPUs */
 413                 }
 414
 415                 if (mycpu->gd_cpuid == 0) {
 416                         DELAY(1000000);
 417                         cpu_reset_real();
 418                         /* NOTREACHED */
 419                 } else {
 420                         /* We are not BSP (CPU #0) */
 421
 422                         cpu_reset_proxyid = mycpu->gd_cpuid;
 423                         cpustop_restartfunc = cpu_reset_proxy;
 424                         kprintf("cpu_reset: Restarting BSP\n");
 425                         started_cpus = (1<<0);          /* Restart CPU #0 */
 426
 427                         cnt = 0;
 428                         while (cpu_reset_proxy_active == 0 && cnt < 10000000)
 429                                 cnt++;  /* Wait for BSP to announce restart */
 430                         if (cpu_reset_proxy_active == 0)
 431                                 kprintf("cpu_reset: Failed to restart BSP\n");
 432                         __asm __volatile("cli" : : : "memory");
 433                         cpu_reset_proxy_active = 2;
 434                         cnt = 0;
 435                         while (cpu_reset_proxy_active == 2 && cnt < 10000000)
 436                                 cnt++;  /* Do nothing */
 437                         if (cpu_reset_proxy_active == 2) {
 438                                 kprintf("cpu_reset: BSP did not grab mp lock\n");
 439                                 cpu_reset_real();       /* XXX: Bogus ? */
 440                         }
 441                         cpu_reset_proxy_active = 4;
 442                         __asm __volatile("sti" : : : "memory");
 443                         while (1);
 444                         /* NOTREACHED */
 445                 }
 446         }
 447 #else
 448         cpu_reset_real();
 449 #endif
 450 }
 451
 452 static void
 453 cpu_reset_real(void)
 454 {
 455         /*
 456          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
 457          * do not turn of the GateA20, as any machine that fails
 458          * to do the reset here would then end up in no man's land.
 459          */
 460
 461 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
 462         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
 463         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
 464         kprintf("Keyboard reset did not work, attempting CPU shutdown\n");
 465         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for kprintf to complete */
 466 #endif
 467         /* force a shutdown by unmapping entire address space ! */
 468         bzero((caddr_t) PTD, PAGE_SIZE);
 469
 470         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
 471         cpu_invltlb();
 472         /* NOTREACHED */
 473         while(1);
 474 }
 475
 476 int
 477 grow_stack(struct proc *p, u_int sp)
 478 {
 479         int rv;
 480
 481         rv = vm_map_growstack (p, sp);
 482         if (rv != KERN_SUCCESS)
 483                 return (0);
 484
 485         return (1);
 486 }
 487
 488 SYSCTL_DECL(_vm_stats_misc);
 489
 490 static int cnt_prezero;
 491
 492 SYSCTL_INT(_vm_stats_misc, OID_AUTO,
 493         cnt_prezero, CTLFLAG_RD, &cnt_prezero, 0, "");
 494
 495 static void
 496 swi_vm(void *arg, void *frame)
 497 {
 498         if (busdma_swi_pending != 0)
 499                 busdma_swi();
 500 }
 501
 502 static void
 503 swi_vm_setup(void *arg)
 504 {
 505         register_swi(SWI_VM, swi_vm, NULL, "swi_vm", NULL);
 506 }
 507
 508 SYSINIT(vm_setup, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, swi_vm_setup, NULL);
 509
 510
 511 /*
 512  * Tell whether this address is in some physical memory region.
 513  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
 514  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
 515  * or other unpredictable behaviour.
 516  */
 517
 518 int
 519 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
 520 {
 521
 522 #if NISA > 0
 523         /* The ISA ``memory hole''. */
 524         if (addr >= 0xa0000 && addr < 0x100000)
 525                 return 0;
 526 #endif
 527
 528         /*
 529          * stuff other tests for known memory-mapped devices (PCI?)
 530          * here
 531          */
 532
 533         return 1;
 534 }
 535
 536 /*
 537  * platform-specific vmspace initialization (nothing for i386)
 538  */
 539 void
 540 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm __unused)
 541 {
 542 }
 543
 544 void
 545 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm __unused)
 546 {
 547 }