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