Merge commit '1276d1e1a1b128f7093a3021d3f6bc27afa80d23' into amd64
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / amd64 / 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  * $DragonFly: src/sys/platform/pc64/amd64/vm_machdep.c,v 1.3 2008/08/29 17:07:10 dillon Exp $
44  */
45
46 #include <sys/param.h>
47 #include <sys/systm.h>
48 #include <sys/malloc.h>
49 #include <sys/proc.h>
50 #include <sys/buf.h>
51 #include <sys/interrupt.h>
52 #include <sys/vnode.h>
53 #include <sys/vmmeter.h>
54 #include <sys/kernel.h>
55 #include <sys/sysctl.h>
56 #include <sys/unistd.h>
57
58 #include <machine/clock.h>
59 #include <machine/cpu.h>
60 #include <machine/md_var.h>
61 #include <machine/smp.h>
62 #include <machine/pcb.h>
63 #include <machine/pcb_ext.h>
64 #include <machine/segments.h>
65 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
66
67 #include <vm/vm.h>
68 #include <vm/vm_param.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <vm/vm_kern.h>
71 #include <vm/vm_page.h>
72 #include <vm/vm_map.h>
73 #include <vm/vm_extern.h>
74
75 #include <sys/thread2.h>
76
77 #include <bus/isa/isa.h>
78
79 static void     cpu_reset_real (void);
80 /*
81  * Finish a fork operation, with lwp lp2 nearly set up.
82  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
83  * ready to run and return to user mode.
84  */
85 void
86 cpu_fork(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2, int flags)
87 {
88         struct pcb *pcb2;
89
90         if ((flags & RFPROC) == 0) {
91                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
92                         /* unshare user LDT */
93                         struct pcb *pcb1 = lp1->lwp_thread->td_pcb;
94                         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb1->pcb_ldt;
95                         if (pcb_ldt && pcb_ldt->ldt_refcnt > 1) {
96                                 pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb1,pcb_ldt->ldt_len);
97                                 user_ldt_free(pcb1);
98                                 pcb1->pcb_ldt = pcb_ldt;
99                                 set_user_ldt(pcb1);
100                         }
101                 }
102                 return;
103         }
104
105 #if NNPX > 0
106         /* Ensure that lp1's pcb is up to date. */
107         if (mdcpu->gd_npxthread == lp1->lwp_thread)
108                 npxsave(lp1->lwp_thread->td_savefpu);
109 #endif
110         
111         /*
112          * Copy lp1's PCB.  This really only applies to the
113          * debug registers and FP state, but its faster to just copy the
114          * whole thing.  Because we only save the PCB at switchout time,
115          * the register state may not be current.
116          */
117         pcb2 = lp2->lwp_thread->td_pcb;
118         *pcb2 = *lp1->lwp_thread->td_pcb;
119
120         /*
121          * Create a new fresh stack for the new process.
122          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
123          * syscall.  This copies the user mode register values.
124          *
125          * pcb_rsp must allocate an additional call-return pointer below
126          * the trap frame which will be restored by cpu_heavy_restore from
127          * PCB_RIP, and the thread's td_sp pointer must allocate an
128          * additonal two quadwords below the pcb_rsp call-return pointer to
129          * hold the LWKT restore function pointer and rflags.
130          *
131          * The LWKT restore function pointer must be set to cpu_heavy_restore,
132          * which is our standard heavy-weight process switch-in function.
133          * YYY eventually we should shortcut fork_return and fork_trampoline
134          * to use the LWKT restore function directly so we can get rid of
135          * all the extra crap we are setting up.
136          */
137         lp2->lwp_md.md_regs = (struct trapframe *)pcb2 - 1;
138         bcopy(lp1->lwp_md.md_regs, lp2->lwp_md.md_regs, sizeof(*lp2->lwp_md.md_regs));
139
140         /*
141          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
142          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
143          */
144         pcb2->pcb_cr3 = vtophys(vmspace_pmap(lp2->lwp_proc->p_vmspace)->pm_pml4);
145         pcb2->pcb_cr3 |= PG_RW | PG_U | PG_V;
146         pcb2->pcb_rbx = (unsigned long)fork_return;     /* fork_trampoline argument */
147         pcb2->pcb_rbp = 0;
148         pcb2->pcb_rsp = (unsigned long)lp2->lwp_md.md_regs - sizeof(void *);
149         pcb2->pcb_r12 = (unsigned long)lp2;             /* fork_trampoline argument */
150         pcb2->pcb_r13 = 0;
151         pcb2->pcb_r14 = 0;
152         pcb2->pcb_r15 = 0;
153         pcb2->pcb_rip = (unsigned long)fork_trampoline;
154         lp2->lwp_thread->td_sp = (char *)(pcb2->pcb_rsp - sizeof(void *));
155         *(u_int64_t *)lp2->lwp_thread->td_sp = PSL_USER;
156         lp2->lwp_thread->td_sp -= sizeof(void *);
157         *(void **)lp2->lwp_thread->td_sp = (void *)cpu_heavy_restore;
158
159         /*
160          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
161          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
162          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
163          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
164          */
165
166         /*
167          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
168          */
169         pcb2->pcb_ext = 0;
170
171         /* Copy the LDT, if necessary. */
172         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
173                 if (flags & RFMEM) {
174                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
175                 } else {
176                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
177                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
178                 }
179         }
180         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
181               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
182         /*
183          * Now, cpu_switch() can schedule the new lwp.
184          * pcb_rsp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
185          * containing the return address when exiting cpu_switch.
186          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
187          * %rbx loaded with the new lwp's pointer.  fork_trampoline()
188          * will set up a stack to call fork_return(lp, frame); to complete
189          * the return to user-mode.
190          */
191 }
192
193 /*
194  * Prepare new lwp to return to the address specified in params.
195  */
196 int
197 cpu_prepare_lwp(struct lwp *lp, struct lwp_params *params)
198 {
199         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
200         void *bad_return = NULL;
201         int error;
202
203         regs->tf_rip = (long)params->func;
204         regs->tf_rsp = (long)params->stack;
205         /* Set up argument for function call */
206         regs->tf_rdi = params->arg; /* JG Can this be in userspace addresses? */
207         /*
208          * Set up fake return address.  As the lwp function may never return,
209          * we simply copy out a NULL pointer and force the lwp to receive
210          * a SIGSEGV if it returns anyways.
211          */
212         regs->tf_rsp -= sizeof(void *);
213         error = copyout(&bad_return, (void *)regs->tf_rsp, sizeof(bad_return));
214         if (error)
215                 return (error);
216
217         cpu_set_fork_handler(lp,
218             (void (*)(void *, struct trapframe *))generic_lwp_return, lp);
219         return (0);
220 }
221
222 /*
223  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
224  * been scheduled yet.
225  *
226  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
227  */
228 void
229 cpu_set_fork_handler(struct lwp *lp, void (*func)(void *, struct trapframe *),
230                      void *arg)
231 {
232         /*
233          * Note that the trap frame follows the args, so the function
234          * is really called like this:  func(arg, frame);
235          */
236         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_rbx = (long)func;   /* function */
237         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_r12 = (long)arg;    /* first arg */
238 }
239
240 void
241 cpu_set_thread_handler(thread_t td, void (*rfunc)(void), void *func, void *arg)
242 {
243         td->td_pcb->pcb_rbx = (long)func;
244         td->td_pcb->pcb_r12 = (long)arg;
245         td->td_switch = cpu_lwkt_switch;
246         td->td_sp -= sizeof(void *);
247         *(void **)td->td_sp = rfunc;    /* exit function on return */
248         td->td_sp -= sizeof(void *);
249         *(void **)td->td_sp = cpu_kthread_restore;
250 }
251
252 void
253 cpu_lwp_exit(void)
254 {
255         struct thread *td = curthread;
256         struct pcb *pcb;
257 #if NNPX > 0
258         npxexit();
259 #endif  /* NNPX */
260         pcb = td->td_pcb;
261         KKASSERT(pcb->pcb_ext == NULL); /* Some i386 functionality was dropped */
262         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
263                 /*
264                  * disable all hardware breakpoints
265                  */
266                 reset_dbregs();
267                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
268         }
269         td->td_gd->gd_cnt.v_swtch++;
270
271         crit_enter_quick(td);
272         lwkt_deschedule_self(td);
273         lwkt_remove_tdallq(td);
274         cpu_thread_exit();
275 }
276
277 /*
278  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
279  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
280  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
281  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
282  * out the stack.
283  *
284  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
285  */
286 void
287 cpu_thread_exit(void)
288 {
289         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
290         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
291         lwkt_switch();
292         panic("cpu_thread_exit: lwkt_switch() unexpectedly returned");
293 }
294
295 /*
296  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
297  * rwlock and removed it from the reap list.
298  */
299 void
300 cpu_proc_wait(struct proc *p)
301 {
302         /* drop per-process resources */
303         pmap_dispose_proc(p);
304 }
305
306 void
307 cpu_reset(void)
308 {
309         cpu_reset_real();
310 }
311
312 static void
313 cpu_reset_real(void)
314 {
315         /*
316          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
317          * do not turn of the GateA20, as any machine that fails
318          * to do the reset here would then end up in no man's land.
319          */
320
321 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
322         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
323         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
324         kprintf("Keyboard reset did not work, attempting CPU shutdown\n");
325         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for kprintf to complete */
326 #endif
327 #if JG
328         /* force a shutdown by unmapping entire address space ! */
329         bzero((caddr_t) PTD, PAGE_SIZE);
330 #endif
331
332         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
333         cpu_invltlb();
334         /* NOTREACHED */
335         while(1);
336 }
337
338 int
339 grow_stack(struct proc *p, u_long sp)
340 {
341         int rv;
342
343         rv = vm_map_growstack (p, sp);
344         if (rv != KERN_SUCCESS)
345                 return (0);
346
347         return (1);
348 }
349
350 /*
351  * Tell whether this address is in some physical memory region.
352  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
353  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
354  * or other unpredictable behaviour.
355  */
356
357 int
358 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
359 {
360 #if NISA > 0
361         /* The ISA ``memory hole''. */
362         if (addr >= 0xa0000 && addr < 0x100000)
363                 return 0;
364 #endif
365         /*
366          * stuff other tests for known memory-mapped devices (PCI?)
367          * here
368          */
369
370         return 1;
371 }
372
373 /*
374  * platform-specific vmspace initialization (nothing for amd64)
375  */
376 void
377 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm __unused)
378 {
379 }
380
381 void
382 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm __unused)
383 {
384 }
385
386 int
387 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
388 {
389         vm_offset_t addr;
390
391         if (saddr < KvaStart)
392                 return EFAULT;
393         if (eaddr >= KvaEnd)
394                 return EFAULT;
395         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
396                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
397                         return EFAULT;
398         }
399         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
400                 return EFAULT;
401         return 0;
402 }
403