e7c3b9fd211b2dc84803d2cc2c69305b98d672b7
[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  */
43
44 #include "use_npx.h"
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/vm86.h>
65 #include <machine/segments.h>
66 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
67
68 #include <vm/vm.h>
69 #include <vm/vm_param.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <vm/vm_kern.h>
72 #include <vm/vm_page.h>
73 #include <vm/vm_map.h>
74 #include <vm/vm_extern.h>
75
76 #include <sys/user.h>
77
78 #include <sys/thread2.h>
79 #include <sys/mplock2.h>
80
81 #include <bus/isa/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         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
304                 tsleep_remove(td);
305         lwkt_deschedule_self(td);
306         lwkt_remove_tdallq(td);
307         cpu_thread_exit();
308 }
309
310 /*
311  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
312  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
313  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
314  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
315  * out the stack.
316  *
317  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
318  */
319 void
320 cpu_thread_exit(void)
321 {
322         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
323         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
324         lwkt_switch();
325         panic("cpu_exit");
326 }
327
328 /*
329  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
330  * rwlock and removed it from the reap list.
331  */
332 void
333 cpu_proc_wait(struct proc *p)
334 {
335         /* drop per-process resources */
336         pmap_dispose_proc(p);
337 }
338
339 #ifdef notyet
340 static void
341 setredzone(u_short *pte, caddr_t vaddr)
342 {
343 /* eventually do this by setting up an expand-down stack segment
344    for ss0: selector, allowing stack access down to top of u.
345    this means though that protection violations need to be handled
346    thru a double fault exception that must do an integral task
347    switch to a known good context, within which a dump can be
348    taken. a sensible scheme might be to save the initial context
349    used by sched (that has physical memory mapped 1:1 at bottom)
350    and take the dump while still in mapped mode */
351 }
352 #endif
353
354 /*
355  * Convert kernel VA to physical address
356  */
357 vm_paddr_t
358 kvtop(void *addr)
359 {
360         vm_paddr_t pa;
361
362         pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
363         if (pa == 0)
364                 panic("kvtop: zero page frame");
365         return (pa);
366 }
367
368 SYSCTL_DECL(_vm_stats_misc);
369
370 /*
371  * Tell whether this address is in some physical memory region.
372  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
373  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
374  * or other unpredictable behaviour.
375  */
376
377 int
378 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
379 {
380         return 1;
381 }
382
383 /*
384  * Used by /dev/kmem to determine if we can safely read or write
385  * the requested KVA range.  Some portions of kernel memory are
386  * not governed by our virtual page table.
387  */
388 extern int32_t _end;
389 extern void _start(void);
390
391 int
392 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
393 {
394         vm_offset_t addr;
395
396         if (saddr >= trunc_page((vm_offset_t)&_start) && eaddr <= round_page((vm_offset_t)&_end))
397                 return 0;
398         if (saddr < KvaStart)
399                 return EFAULT;
400         if (eaddr >= KvaEnd)
401                 return EFAULT;
402         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
403                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
404                         return EFAULT;
405         }
406         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
407                 return EFAULT;
408         return 0;
409 }
410