54df1b5548ea1ebb0b47cbea18f04634ff38aa9a
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / 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/vkernel/i386/vm_machdep.c,v 1.10 2008/08/02 05:22:21 dillon Exp $
43  */
44
45 #include "use_npx.h"
46 #include "use_isa.h"
47
48 #include <sys/param.h>
49 #include <sys/systm.h>
50 #include <sys/malloc.h>
51 #include <sys/proc.h>
52 #include <sys/buf.h>
53 #include <sys/interrupt.h>
54 #include <sys/vnode.h>
55 #include <sys/vmmeter.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/sysctl.h>
58 #include <sys/unistd.h>
59
60 #include <machine/clock.h>
61 #include <machine/cpu.h>
62 #include <machine/md_var.h>
63 #include <machine/smp.h>
64 #include <machine/pcb.h>
65 #include <machine/pcb_ext.h>
66 #include <machine/vm86.h>
67 #include <machine/segments.h>
68 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
69
70 #include <vm/vm.h>
71 #include <vm/vm_param.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_page.h>
75 #include <vm/vm_map.h>
76 #include <vm/vm_extern.h>
77
78 #include <sys/user.h>
79
80 #include <sys/thread2.h>
81 #include <sys/mplock2.h>
82
83 #include <bus/isa/isa.h>
84
85 #include <stdio.h>
86 #include <stdlib.h>
87
88 char machine[] = MACHINE;
89 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MACHINE, machine, CTLFLAG_RD,
90               machine, 0, "Machine class");
91
92 char cpu_vendor[] = "DragonFly";        /* XXX */
93 u_int cpu_id = 0x80000000;              /* XXX */
94
95 /*
96  * Finish a fork operation, with lwp lp2 nearly set up.
97  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
98  * ready to run and return to user mode.
99  */
100 void
101 cpu_fork(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2, int flags)
102 {
103         struct pcb *pcb2;
104
105         if ((flags & RFPROC) == 0) {
106                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
107                         /* unshare user LDT */
108                         struct pcb *pcb1 = lp1->lwp_thread->td_pcb;
109                         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb1->pcb_ldt;
110                         if (pcb_ldt && pcb_ldt->ldt_refcnt > 1) {
111                                 pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb1,pcb_ldt->ldt_len);
112                                 user_ldt_free(pcb1);
113                                 pcb1->pcb_ldt = pcb_ldt;
114                                 set_user_ldt(pcb1);
115                         }
116                 }
117                 return;
118         }
119
120 #if NNPX > 0
121         /* Ensure that lp1's pcb is up to date. */
122         if (mdcpu->gd_npxthread == lp1->lwp_thread)
123                 npxsave(lp1->lwp_thread->td_savefpu);
124 #endif
125         
126         /*
127          * Copy lp1's PCB.  This really only applies to the
128          * debug registers and FP state, but its faster to just copy the
129          * whole thing.  Because we only save the PCB at switchout time,
130          * the register state may not be current.
131          */
132         pcb2 = lp2->lwp_thread->td_pcb;
133         *pcb2 = *lp1->lwp_thread->td_pcb;
134
135         /*
136          * Create a new fresh stack for the new process.
137          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
138          * syscall.  This copies the user mode register values.  The
139          * 16 byte offset saves space for vm86, and must match 
140          * common_tss.esp0 (kernel stack pointer on entry from user mode)
141          *
142          * pcb_esp must allocate an additional call-return pointer below
143          * the trap frame which will be restored by cpu_restore from
144          * PCB_EIP, and the thread's td_sp pointer must allocate an
145          * additonal two worsd below the pcb_esp call-return pointer to
146          * hold the LWKT restore function pointer and eflags.
147          *
148          * The LWKT restore function pointer must be set to cpu_restore,
149          * which is our standard heavy weight process switch-in function.
150          * YYY eventually we should shortcut fork_return and fork_trampoline
151          * to use the LWKT restore function directly so we can get rid of
152          * all the extra crap we are setting up.
153          */
154         lp2->lwp_md.md_regs = (struct trapframe *)((char *)pcb2 - 16) - 1;
155         bcopy(lp1->lwp_md.md_regs, lp2->lwp_md.md_regs, sizeof(*lp2->lwp_md.md_regs));
156
157         /*
158          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
159          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
160          */
161         pcb2->pcb_unused01 = 0;
162         pcb2->pcb_edi = 0;
163         pcb2->pcb_esi = (int)fork_return;       /* fork_trampoline argument */
164         pcb2->pcb_ebp = 0;
165         pcb2->pcb_esp = (int)lp2->lwp_md.md_regs - sizeof(void *);
166         pcb2->pcb_ebx = (int)lp2;               /* fork_trampoline argument */
167         pcb2->pcb_eip = (int)fork_trampoline;
168         lp2->lwp_thread->td_sp = (char *)(pcb2->pcb_esp - sizeof(void *));
169         *(u_int32_t *)lp2->lwp_thread->td_sp = PSL_USER;
170         lp2->lwp_thread->td_sp -= sizeof(void *);
171         *(void **)lp2->lwp_thread->td_sp = (void *)cpu_heavy_restore;
172
173         /*
174          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
175          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
176          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
177          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
178          */
179
180         /*
181          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
182          */
183         pcb2->pcb_ext = 0;
184
185         /* Copy the LDT, if necessary. */
186         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
187                 if (flags & RFMEM) {
188                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
189                 } else {
190                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
191                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
192                 }
193         }
194         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
195               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
196         /*
197          * Now, cpu_switch() can schedule the new process.
198          * pcb_esp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
199          * containing the return address when exiting cpu_switch.
200          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
201          * %ebx loaded with the new proc's pointer.  fork_trampoline()
202          * will set up a stack to call fork_return(p, frame); to complete
203          * the return to user-mode.
204          */
205 }
206
207 /*
208  * Prepare new lwp to return to the address specified in params.
209  */
210 int
211 cpu_prepare_lwp(struct lwp *lp, struct lwp_params *params)
212 {
213         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
214         void *bad_return = NULL;
215         int error;
216
217         regs->tf_eip = (int)params->func;
218         regs->tf_esp = (int)params->stack;
219         /* Set up argument for function call */
220         regs->tf_esp -= sizeof(params->arg);
221         error = copyout(&params->arg, (void *)regs->tf_esp,
222                         sizeof(params->arg));
223         if (error)
224                 return (error);
225         /*
226          * Set up fake return address.  As the lwp function may never return,
227          * we simply copy out a NULL pointer and force the lwp to receive
228          * a SIGSEGV if it returns anyways.
229          */
230         regs->tf_esp -= sizeof(void *);
231         error = copyout(&bad_return, (void *)regs->tf_esp,
232                         sizeof(bad_return));
233         if (error)
234                 return (error);
235
236         cpu_set_fork_handler(lp,
237             (void (*)(void *, struct trapframe *))generic_lwp_return, lp);
238         return (0);
239 }
240
241 /*
242  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
243  * been scheduled yet.
244  *
245  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
246  */
247 void
248 cpu_set_fork_handler(struct lwp *lp, void (*func)(void *, struct trapframe *),
249                      void *arg)
250 {
251         /*
252          * Note that the trap frame follows the args, so the function
253          * is really called like this:  func(arg, frame);
254          */
255         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_esi = (int) func;   /* function */
256         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ebx = (int) arg;    /* first arg */
257 }
258
259 void
260 cpu_set_thread_handler(thread_t td, void (*rfunc)(void), void *func, void *arg)
261 {
262         td->td_pcb->pcb_esi = (int)func;
263         td->td_pcb->pcb_ebx = (int) arg;
264         td->td_switch = cpu_lwkt_switch;
265         td->td_sp -= sizeof(void *);
266         *(void **)td->td_sp = rfunc;    /* exit function on return */
267         td->td_sp -= sizeof(void *);
268         *(void **)td->td_sp = cpu_kthread_restore;
269 }
270
271 void
272 cpu_lwp_exit(void)
273 {
274         struct thread *td = curthread;
275         struct pcb *pcb;
276         struct pcb_ext *ext;
277
278 #if NNPX > 0
279         npxexit();
280 #endif  /* NNPX */
281
282         /*
283          * If we were using a private TSS do a forced-switch to ourselves
284          * to switch back to the common TSS before freeing it.
285          */
286         pcb = td->td_pcb;
287         if ((ext = pcb->pcb_ext) != NULL) {
288                 crit_enter();
289                 pcb->pcb_ext = NULL;
290                 td->td_switch(td);
291                 crit_exit();
292                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)ext, ctob(IOPAGES + 1));
293         }
294         user_ldt_free(pcb);
295         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
296                 /*
297                  * disable all hardware breakpoints
298                  */
299                 reset_dbregs();
300                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
301         }
302         td->td_gd->gd_cnt.v_swtch++;
303
304         crit_enter_quick(td);
305         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
306                 tsleep_remove(td);
307         lwkt_deschedule_self(td);
308         lwkt_remove_tdallq(td);
309         cpu_thread_exit();
310 }
311
312 /*
313  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
314  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
315  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
316  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
317  * out the stack.
318  *
319  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
320  */
321 void
322 cpu_thread_exit(void)
323 {
324         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
325         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
326         lwkt_switch();
327         panic("cpu_exit");
328 }
329
330 /*
331  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
332  * rwlock and removed it from the reap list.
333  */
334 void
335 cpu_proc_wait(struct proc *p)
336 {
337         /* drop per-process resources */
338         pmap_dispose_proc(p);
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 SYSCTL_DECL(_vm_stats_misc);
371
372 static int cnt_prezero;
373
374 SYSCTL_INT(_vm_stats_misc, OID_AUTO,
375         cnt_prezero, CTLFLAG_RD, &cnt_prezero, 0, "");
376
377 /*
378  * Tell whether this address is in some physical memory region.
379  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
380  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
381  * or other unpredictable behaviour.
382  */
383
384 int
385 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
386 {
387         return 1;
388 }
389
390 /*
391  * Used by /dev/kmem to determine if we can safely read or write
392  * the requested KVA range.  Some portions of kernel memory are
393  * not governed by our virtual page table.
394  */
395 extern int32_t _end;
396 extern void _start(void);
397
398 int
399 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
400 {
401         vm_offset_t addr;
402
403         if (saddr >= trunc_page((vm_offset_t)&_start) && eaddr <= round_page((vm_offset_t)&_end))
404                 return 0;
405         if (saddr < KvaStart)
406                 return EFAULT;
407         if (eaddr >= KvaEnd)
408                 return EFAULT;
409         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
410                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
411                         return EFAULT;
412         }
413         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
414                 return EFAULT;
415         return 0;
416 }
417