Merge branch 'vendor/BIND' into bind_vendor2
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / 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  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
10  * Science Department, and William Jolitz.
11  *
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
21  *    must display the following acknowledgement:
22  *      This product includes software developed by the University of
23  *      California, Berkeley and its contributors.
24  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *      from: @(#)vm_machdep.c  7.3 (Berkeley) 5/13/91
41  *      Utah $Hdr: vm_machdep.c 1.16.1.1 89/06/23$
42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/vm_machdep.c,v 1.132.2.9 2003/01/25 19:02:23 dillon Exp $
43  */
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/malloc.h>
48 #include <sys/proc.h>
49 #include <sys/buf.h>
50 #include <sys/interrupt.h>
51 #include <sys/vnode.h>
52 #include <sys/vmmeter.h>
53 #include <sys/kernel.h>
54 #include <sys/sysctl.h>
55 #include <sys/unistd.h>
56
57 #include <machine/clock.h>
58 #include <machine/cpu.h>
59 #include <machine/md_var.h>
60 #include <machine/smp.h>
61 #include <machine/pcb.h>
62 #include <machine/pcb_ext.h>
63 #include <machine/segments.h>
64 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
65
66 #include <vm/vm.h>
67 #include <vm/vm_param.h>
68 #include <sys/lock.h>
69 #include <vm/vm_kern.h>
70 #include <vm/vm_page.h>
71 #include <vm/vm_map.h>
72 #include <vm/vm_extern.h>
73
74 #include <sys/thread2.h>
75
76 #include <bus/isa/isa.h>
77
78 static void     cpu_reset_real (void);
79 /*
80  * Finish a fork operation, with lwp lp2 nearly set up.
81  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
82  * ready to run and return to user mode.
83  */
84 void
85 cpu_fork(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2, int flags)
86 {
87         struct pcb *pcb2;
88
89         if ((flags & RFPROC) == 0) {
90                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
91                         /* unshare user LDT */
92                         struct pcb *pcb1 = lp1->lwp_thread->td_pcb;
93                         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb1->pcb_ldt;
94                         if (pcb_ldt && pcb_ldt->ldt_refcnt > 1) {
95                                 pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb1,pcb_ldt->ldt_len);
96                                 user_ldt_free(pcb1);
97                                 pcb1->pcb_ldt = pcb_ldt;
98                                 set_user_ldt(pcb1);
99                         }
100                 }
101                 return;
102         }
103
104         /* Ensure that lp1's pcb is up to date. */
105         if (mdcpu->gd_npxthread == lp1->lwp_thread)
106                 npxsave(lp1->lwp_thread->td_savefpu);
107         
108         /*
109          * Copy lp1's PCB.  This really only applies to the
110          * debug registers and FP state, but its faster to just copy the
111          * whole thing.  Because we only save the PCB at switchout time,
112          * the register state may not be current.
113          */
114         pcb2 = lp2->lwp_thread->td_pcb;
115         *pcb2 = *lp1->lwp_thread->td_pcb;
116
117         /*
118          * Create a new fresh stack for the new process.
119          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
120          * syscall.  This copies the user mode register values.
121          *
122          * pcb_rsp must allocate an additional call-return pointer below
123          * the trap frame which will be restored by cpu_heavy_restore from
124          * PCB_RIP, and the thread's td_sp pointer must allocate an
125          * additonal two quadwords below the pcb_rsp call-return pointer to
126          * hold the LWKT restore function pointer and rflags.
127          *
128          * The LWKT restore function pointer must be set to cpu_heavy_restore,
129          * which is our standard heavy-weight process switch-in function.
130          * YYY eventually we should shortcut fork_return and fork_trampoline
131          * to use the LWKT restore function directly so we can get rid of
132          * all the extra crap we are setting up.
133          */
134         lp2->lwp_md.md_regs = (struct trapframe *)pcb2 - 1;
135         bcopy(lp1->lwp_md.md_regs, lp2->lwp_md.md_regs, sizeof(*lp2->lwp_md.md_regs));
136
137         /*
138          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
139          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
140          */
141         pcb2->pcb_cr3 = vtophys(vmspace_pmap(lp2->lwp_proc->p_vmspace)->pm_pml4);
142         pcb2->pcb_cr3 |= PG_RW | PG_U | PG_V;
143         pcb2->pcb_rbx = (unsigned long)fork_return;     /* fork_trampoline argument */
144         pcb2->pcb_rbp = 0;
145         pcb2->pcb_rsp = (unsigned long)lp2->lwp_md.md_regs - sizeof(void *);
146         pcb2->pcb_r12 = (unsigned long)lp2;             /* fork_trampoline argument */
147         pcb2->pcb_r13 = 0;
148         pcb2->pcb_r14 = 0;
149         pcb2->pcb_r15 = 0;
150         pcb2->pcb_rip = (unsigned long)fork_trampoline;
151         lp2->lwp_thread->td_sp = (char *)(pcb2->pcb_rsp - sizeof(void *));
152         *(u_int64_t *)lp2->lwp_thread->td_sp = PSL_USER;
153         lp2->lwp_thread->td_sp -= sizeof(void *);
154         *(void **)lp2->lwp_thread->td_sp = (void *)cpu_heavy_restore;
155
156         /*
157          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
158          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
159          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
160          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
161          */
162
163         /*
164          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
165          */
166         pcb2->pcb_ext = 0;
167
168         /* Copy the LDT, if necessary. */
169         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
170                 if (flags & RFMEM) {
171                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
172                 } else {
173                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
174                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
175                 }
176         }
177         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
178               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
179         /*
180          * Now, cpu_switch() can schedule the new lwp.
181          * pcb_rsp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
182          * containing the return address when exiting cpu_switch.
183          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
184          * %rbx loaded with the new lwp's pointer.  fork_trampoline()
185          * will set up a stack to call fork_return(lp, frame); to complete
186          * the return to user-mode.
187          */
188 }
189
190 /*
191  * Prepare new lwp to return to the address specified in params.
192  */
193 int
194 cpu_prepare_lwp(struct lwp *lp, struct lwp_params *params)
195 {
196         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
197         void *bad_return = NULL;
198         int error;
199
200         regs->tf_rip = (long)params->func;
201         regs->tf_rsp = (long)params->stack;
202         /* Set up argument for function call */
203         regs->tf_rdi = (long)params->arg; /* JG Can this be in userspace addresses? */
204         /*
205          * Set up fake return address.  As the lwp function may never return,
206          * we simply copy out a NULL pointer and force the lwp to receive
207          * a SIGSEGV if it returns anyways.
208          */
209         regs->tf_rsp -= sizeof(void *);
210         error = copyout(&bad_return, (void *)regs->tf_rsp, sizeof(bad_return));
211         if (error)
212                 return (error);
213
214         cpu_set_fork_handler(lp,
215             (void (*)(void *, struct trapframe *))generic_lwp_return, lp);
216         return (0);
217 }
218
219 /*
220  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
221  * been scheduled yet.
222  *
223  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
224  */
225 void
226 cpu_set_fork_handler(struct lwp *lp, void (*func)(void *, struct trapframe *),
227                      void *arg)
228 {
229         /*
230          * Note that the trap frame follows the args, so the function
231          * is really called like this:  func(arg, frame);
232          */
233         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_rbx = (long)func;   /* function */
234         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_r12 = (long)arg;    /* first arg */
235 }
236
237 void
238 cpu_set_thread_handler(thread_t td, void (*rfunc)(void), void *func, void *arg)
239 {
240         td->td_pcb->pcb_rbx = (long)func;
241         td->td_pcb->pcb_r12 = (long)arg;
242         td->td_switch = cpu_lwkt_switch;
243         td->td_sp -= sizeof(void *);
244         *(void **)td->td_sp = rfunc;    /* exit function on return */
245         td->td_sp -= sizeof(void *);
246         *(void **)td->td_sp = cpu_kthread_restore;
247 }
248
249 void
250 cpu_lwp_exit(void)
251 {
252         struct thread *td = curthread;
253         struct pcb *pcb;
254         npxexit();
255         pcb = td->td_pcb;
256         KKASSERT(pcb->pcb_ext == NULL); /* Some i386 functionality was dropped */
257         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
258                 /*
259                  * disable all hardware breakpoints
260                  */
261                 reset_dbregs();
262                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
263         }
264         td->td_gd->gd_cnt.v_swtch++;
265
266         crit_enter_quick(td);
267         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
268                 tsleep_remove(td);
269         lwkt_deschedule_self(td);
270         lwkt_remove_tdallq(td);
271         cpu_thread_exit();
272 }
273
274 /*
275  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
276  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
277  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
278  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
279  * out the stack.
280  *
281  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
282  */
283 void
284 cpu_thread_exit(void)
285 {
286         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
287         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
288         lwkt_switch();
289         panic("cpu_thread_exit: lwkt_switch() unexpectedly returned");
290 }
291
292 /*
293  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
294  * rwlock and removed it from the reap list.
295  */
296 void
297 cpu_proc_wait(struct proc *p)
298 {
299         /* drop per-process resources */
300         pmap_dispose_proc(p);
301 }
302
303 void
304 cpu_reset(void)
305 {
306         cpu_reset_real();
307 }
308
309 static void
310 cpu_reset_real(void)
311 {
312         /*
313          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
314          * do not turn of the GateA20, as any machine that fails
315          * to do the reset here would then end up in no man's land.
316          */
317
318 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
319         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
320         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
321         kprintf("Keyboard reset did not work, attempting CPU shutdown\n");
322         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for kprintf to complete */
323 #endif
324 #if JG
325         /* force a shutdown by unmapping entire address space ! */
326         bzero((caddr_t) PTD, PAGE_SIZE);
327 #endif
328
329         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
330         cpu_invltlb();
331         /* NOTREACHED */
332         while(1);
333 }
334
335 /*
336  * Convert kernel VA to physical address
337  */
338 vm_paddr_t
339 kvtop(void *addr)
340 {
341         vm_paddr_t pa;
342
343         pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
344         if (pa == 0)
345                 panic("kvtop: zero page frame");
346         return (pa);
347 }
348
349 int
350 grow_stack(struct proc *p, vm_offset_t sp)
351 {
352         int rv;
353
354         rv = vm_map_growstack (p, sp);
355         if (rv != KERN_SUCCESS)
356                 return (0);
357
358         return (1);
359 }
360
361 /*
362  * Tell whether this address is in some physical memory region.
363  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
364  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
365  * or other unpredictable behaviour.
366  */
367
368 int
369 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
370 {
371 #if NISA > 0
372         /* The ISA ``memory hole''. */
373         if (addr >= 0xa0000 && addr < 0x100000)
374                 return 0;
375 #endif
376         /*
377          * stuff other tests for known memory-mapped devices (PCI?)
378          * here
379          */
380
381         return 1;
382 }
383
384 /*
385  * platform-specific vmspace initialization (nothing for x86_64)
386  */
387 void
388 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm __unused)
389 {
390 }
391
392 void
393 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm __unused)
394 {
395 }
396
397 int
398 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
399 {
400         vm_offset_t addr;
401
402         if (saddr < KvaStart)
403                 return EFAULT;
404         if (eaddr >= KvaEnd)
405                 return EFAULT;
406         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
407                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
408                         return EFAULT;
409         }
410         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
411                 return EFAULT;
412         return 0;
413 }
414