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 1.9 2007/03/01 01:46:52 corecode 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 #include <sys/thread2.h>
  80
  81 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  82
  83 #include <stdio.h>
  84 #include <stdlib.h>
  85
  86 char machine[] = MACHINE;
  87 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MACHINE, machine, CTLFLAG_RD,
  88               machine, 0, "Machine class");
  89
  90 char cpu_vendor[] = "DragonFly";        /* XXX */
  91 u_int cpu_id = 0x80000000;              /* XXX */
  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 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_unused01 = 0;
 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          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
 173          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
 174          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
 175          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
 176          */
 177
 178         /*
 179          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
 180          */
 181         pcb2->pcb_ext = 0;
 182
 183         /* Copy the LDT, if necessary. */
 184         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
 185                 if (flags & RFMEM) {
 186                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
 187                 } else {
 188                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
 189                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
 190                 }
 191         }
 192         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
 193               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
 194         /*
 195          * Now, cpu_switch() can schedule the new process.
 196          * pcb_esp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
 197          * containing the return address when exiting cpu_switch.
 198          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
 199          * %ebx loaded with the new proc's pointer.  fork_trampoline()
 200          * will set up a stack to call fork_return(p, frame); to complete
 201          * the return to user-mode.
 202          */
 203 }
 204
 205 /*
 206  * Prepare new lwp to return to the address specified in params.
 207  */
 208 int
 209 cpu_prepare_lwp(struct lwp *lp, struct lwp_params *params)
 210 {
 211         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
 212         void *bad_return = NULL;
 213         int error;
 214
 215         regs->tf_eip = (int)params->func;
 216         regs->tf_esp = (int)params->stack;
 217         /* Set up argument for function call */
 218         regs->tf_esp -= sizeof(params->arg);
 219         error = copyout(&params->arg, (void *)regs->tf_esp,
 220                         sizeof(params->arg));
 221         if (error)
 222                 return (error);
 223         /*
 224          * Set up fake return address.  As the lwp function may never return,
 225          * we simply copy out a NULL pointer and force the lwp to receive
 226          * a SIGSEGV if it returns anyways.
 227          */
 228         regs->tf_esp -= sizeof(void *);
 229         error = copyout(&bad_return, (void *)regs->tf_esp,
 230                         sizeof(bad_return));
 231         if (error)
 232                 return (error);
 233
 234         cpu_set_fork_handler(lp,
 235             (void (*)(void *, struct trapframe *))generic_lwp_return, lp);
 236         return (0);
 237 }
 238
 239 /*
 240  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
 241  * been scheduled yet.
 242  *
 243  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
 244  */
 245 void
 246 cpu_set_fork_handler(struct lwp *lp, void (*func)(void *, struct trapframe *),
 247                      void *arg)
 248 {
 249         /*
 250          * Note that the trap frame follows the args, so the function
 251          * is really called like this:  func(arg, frame);
 252          */
 253         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_esi = (int) func;   /* function */
 254         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ebx = (int) arg;    /* first arg */
 255 }
 256
 257 void
 258 cpu_set_thread_handler(thread_t td, void (*rfunc)(void), void *func, void *arg)
 259 {
 260         td->td_pcb->pcb_esi = (int)func;
 261         td->td_pcb->pcb_ebx = (int) arg;
 262         td->td_switch = cpu_lwkt_switch;
 263         td->td_sp -= sizeof(void *);
 264         *(void **)td->td_sp = rfunc;    /* exit function on return */
 265         td->td_sp -= sizeof(void *);
 266         *(void **)td->td_sp = cpu_kthread_restore;
 267 }
 268
 269 void
 270 cpu_lwp_exit(void)
 271 {
 272         struct thread *td = curthread;
 273         struct pcb *pcb;
 274         struct pcb_ext *ext;
 275
 276 #if NNPX > 0
 277         npxexit();
 278 #endif  /* NNPX */
 279
 280         /*
 281          * If we were using a private TSS do a forced-switch to ourselves
 282          * to switch back to the common TSS before freeing it.
 283          */
 284         pcb = td->td_pcb;
 285         if ((ext = pcb->pcb_ext) != NULL) {
 286                 crit_enter();
 287                 pcb->pcb_ext = NULL;
 288                 td->td_switch(td);
 289                 crit_exit();
 290                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)ext, ctob(IOPAGES + 1));
 291         }
 292         user_ldt_free(pcb);
 293         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 294                 /*
 295                  * disable all hardware breakpoints
 296                  */
 297                 reset_dbregs();
 298                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 299         }
 300         td->td_gd->gd_cnt.v_swtch++;
 301
 302         crit_enter_quick(td);
 303         lwkt_deschedule_self(td);
 304         lwkt_remove_tdallq(td);
 305         cpu_thread_exit();
 306 }
 307
 308 /*
 309  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
 310  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
 311  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
 312  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
 313  * out the stack.
 314  *
 315  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
 316  */
 317 void
 318 cpu_thread_exit(void)
 319 {
 320         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
 321         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
 322         lwkt_switch();
 323         panic("cpu_exit");
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
 328  * rwlock and removed it from the reap list.
 329  */
 330 void
 331 cpu_proc_wait(struct proc *p)
 332 {
 333         /* drop per-process resources */
 334         pmap_dispose_proc(p);
 335 }
 336
 337 #ifdef notyet
 338 static void
 339 setredzone(u_short *pte, caddr_t vaddr)
 340 {
 341 /* eventually do this by setting up an expand-down stack segment
 342    for ss0: selector, allowing stack access down to top of u.
 343    this means though that protection violations need to be handled
 344    thru a double fault exception that must do an integral task
 345    switch to a known good context, within which a dump can be
 346    taken. a sensible scheme might be to save the initial context
 347    used by sched (that has physical memory mapped 1:1 at bottom)
 348    and take the dump while still in mapped mode */
 349 }
 350 #endif
 351
 352 /*
 353  * Convert kernel VA to physical address
 354  */
 355 vm_paddr_t
 356 kvtop(void *addr)
 357 {
 358         vm_paddr_t pa;
 359
 360         pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
 361         if (pa == 0)
 362                 panic("kvtop: zero page frame");
 363         return (pa);
 364 }
 365
 366 int
 367 grow_stack(struct proc *p, u_int sp)
 368 {
 369         int rv;
 370
 371         rv = vm_map_growstack (p, sp);
 372         if (rv != KERN_SUCCESS)
 373                 return (0);
 374
 375         return (1);
 376 }
 377
 378 SYSCTL_DECL(_vm_stats_misc);
 379
 380 static int cnt_prezero;
 381
 382 SYSCTL_INT(_vm_stats_misc, OID_AUTO,
 383         cnt_prezero, CTLFLAG_RD, &cnt_prezero, 0, "");
 384
 385 /*
 386  * Tell whether this address is in some physical memory region.
 387  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
 388  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
 389  * or other unpredictable behaviour.
 390  */
 391
 392 int
 393 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
 394 {
 395         return 1;
 396 }
 397
 398 /*
 399  * Used by /dev/kmem to determine if we can safely read or write
 400  * the requested KVA range.  Some portions of kernel memory are
 401  * not governed by our virtual page table.
 402  */
 403 extern int32_t _end;
 404 extern void _start(void);
 405
 406 int
 407 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
 408 {
 409         vm_offset_t addr;
 410
 411         if (saddr >= (vm_offset_t)&_start && eaddr <= (vm_offset_t)&_end)
 412                 return 0;
 413         if (saddr < KvaStart)
 414                 return EFAULT;
 415         if (eaddr >= KvaEnd)
 416                 return EFAULT;
 417         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
 418                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
 419                         return EFAULT;
 420         }
 421         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
 422                 return EFAULT;
 423         return 0;
 424 }
 425