dsched - Periph.: call dsched_exit on thread exit
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / 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/pc32/i386/vm_machdep.c,v 1.61 2008/08/02 01:14:43 dillon Exp $
43  */
44
45 #include "use_npx.h"
46 #include "use_isa.h"
47 #include "opt_reset.h"
48
49 #include <sys/param.h>
50 #include <sys/systm.h>
51 #include <sys/malloc.h>
52 #include <sys/proc.h>
53 #include <sys/buf.h>
54 #include <sys/interrupt.h>
55 #include <sys/vnode.h>
56 #include <sys/vmmeter.h>
57 #include <sys/kernel.h>
58 #include <sys/sysctl.h>
59 #include <sys/unistd.h>
60 #include <sys/dsched.h>
61
62 #include <machine/clock.h>
63 #include <machine/cpu.h>
64 #include <machine/md_var.h>
65 #include <machine/smp.h>
66 #include <machine/pcb.h>
67 #include <machine/pcb_ext.h>
68 #include <machine/vm86.h>
69 #include <machine/segments.h>
70 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
71
72 #include <vm/vm.h>
73 #include <vm/vm_param.h>
74 #include <sys/lock.h>
75 #include <vm/vm_kern.h>
76 #include <vm/vm_page.h>
77 #include <vm/vm_map.h>
78 #include <vm/vm_extern.h>
79
80 #include <sys/user.h>
81
82 #include <sys/thread2.h>
83 #include <sys/mplock2.h>
84
85 #include <bus/isa/isa.h>
86
87 static void     cpu_reset_real (void);
88 #ifdef SMP
89 static void     cpu_reset_proxy (void);
90 static u_int    cpu_reset_proxyid;
91 static volatile u_int   cpu_reset_proxy_active;
92 #endif
93 extern int      _ucodesel, _udatasel;
94
95
96 /*
97  * Finish a fork operation, with lwp lp2 nearly set up.
98  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
99  * ready to run and return to user mode.
100  */
101 void
102 cpu_fork(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2, int flags)
103 {
104         struct pcb *pcb2;
105
106         if ((flags & RFPROC) == 0) {
107                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
108                         /* unshare user LDT */
109                         struct pcb *pcb1 = lp1->lwp_thread->td_pcb;
110                         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb1->pcb_ldt;
111                         if (pcb_ldt && pcb_ldt->ldt_refcnt > 1) {
112                                 pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb1,pcb_ldt->ldt_len);
113                                 user_ldt_free(pcb1);
114                                 pcb1->pcb_ldt = pcb_ldt;
115                                 set_user_ldt(pcb1);
116                         }
117                 }
118                 return;
119         }
120
121 #if NNPX > 0
122         /* Ensure that lp1's pcb is up to date. */
123         if (mdcpu->gd_npxthread == lp1->lwp_thread)
124                 npxsave(lp1->lwp_thread->td_savefpu);
125 #endif
126         
127         /*
128          * Copy lp1's PCB.  This really only applies to the
129          * debug registers and FP state, but its faster to just copy the
130          * whole thing.  Because we only save the PCB at switchout time,
131          * the register state may not be current.
132          */
133         pcb2 = lp2->lwp_thread->td_pcb;
134         *pcb2 = *lp1->lwp_thread->td_pcb;
135
136         /*
137          * Create a new fresh stack for the new process.
138          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
139          * syscall.  This copies the user mode register values.  The
140          * 16 byte offset saves space for vm86, and must match 
141          * common_tss.esp0 (kernel stack pointer on entry from user mode)
142          *
143          * pcb_esp must allocate an additional call-return pointer below
144          * the trap frame which will be restored by cpu_restore from
145          * PCB_EIP, and the thread's td_sp pointer must allocate an
146          * additonal two worsd below the pcb_esp call-return pointer to
147          * hold the LWKT restore function pointer and eflags.
148          *
149          * The LWKT restore function pointer must be set to cpu_restore,
150          * which is our standard heavy weight process switch-in function.
151          * YYY eventually we should shortcut fork_return and fork_trampoline
152          * to use the LWKT restore function directly so we can get rid of
153          * all the extra crap we are setting up.
154          */
155         lp2->lwp_md.md_regs = (struct trapframe *)((char *)pcb2 - 16) - 1;
156         bcopy(lp1->lwp_md.md_regs, lp2->lwp_md.md_regs, sizeof(*lp2->lwp_md.md_regs));
157
158         /*
159          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
160          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
161          */
162         pcb2->pcb_cr3 = vtophys(vmspace_pmap(lp2->lwp_proc->p_vmspace)->pm_pdir);
163         pcb2->pcb_edi = 0;
164         pcb2->pcb_esi = (int)fork_return;       /* fork_trampoline argument */
165         pcb2->pcb_ebp = 0;
166         pcb2->pcb_esp = (int)lp2->lwp_md.md_regs - sizeof(void *);
167         pcb2->pcb_ebx = (int)lp2;               /* fork_trampoline argument */
168         pcb2->pcb_eip = (int)fork_trampoline;
169         lp2->lwp_thread->td_sp = (char *)(pcb2->pcb_esp - sizeof(void *));
170         *(u_int32_t *)lp2->lwp_thread->td_sp = PSL_USER;
171         lp2->lwp_thread->td_sp -= sizeof(void *);
172         *(void **)lp2->lwp_thread->td_sp = (void *)cpu_heavy_restore;
173
174         /*
175          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
176          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
177          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
178          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
179          */
180
181         /*
182          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
183          */
184         pcb2->pcb_ext = 0;
185
186         /* Copy the LDT, if necessary. */
187         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
188                 if (flags & RFMEM) {
189                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
190                 } else {
191                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
192                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
193                 }
194         }
195         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
196               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
197         /*
198          * Now, cpu_switch() can schedule the new lwp.
199          * pcb_esp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
200          * containing the return address when exiting cpu_switch.
201          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
202          * %ebx loaded with the new lwp's pointer.  fork_trampoline()
203          * will set up a stack to call fork_return(lp, frame); to complete
204          * the return to user-mode.
205          */
206 }
207
208 /*
209  * Prepare new lwp to return to the address specified in params.
210  */
211 int
212 cpu_prepare_lwp(struct lwp *lp, struct lwp_params *params)
213 {
214         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
215         void *bad_return = NULL;
216         int error;
217
218         regs->tf_eip = (int)params->func;
219         regs->tf_esp = (int)params->stack;
220         /* Set up argument for function call */
221         regs->tf_esp -= sizeof(params->arg);
222         error = 
223             copyout(&params->arg, (void *)regs->tf_esp, sizeof(params->arg));
224         if (error)
225                 return (error);
226         /*
227          * Set up fake return address.  As the lwp function may never return,
228          * we simply copy out a NULL pointer and force the lwp to receive
229          * a SIGSEGV if it returns anyways.
230          */
231         regs->tf_esp -= sizeof(void *);
232         error = copyout(&bad_return, (void *)regs->tf_esp, 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         dsched_exit_thread(td);
305         crit_enter_quick(td);
306         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
307                 tsleep_remove(td);
308         lwkt_deschedule_self(td);
309         lwkt_remove_tdallq(td);
310         cpu_thread_exit();
311 }
312
313 /*
314  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
315  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
316  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
317  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
318  * out the stack.
319  *
320  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
321  */
322 void
323 cpu_thread_exit(void)
324 {
325         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
326         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
327         lwkt_switch();
328         panic("cpu_exit");
329 }
330
331 /*
332  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
333  * rwlock and removed it from the reap list.
334  */
335 void
336 cpu_proc_wait(struct proc *p)
337 {
338         /* drop per-process resources */
339         pmap_dispose_proc(p);
340 }
341
342 #ifdef notyet
343 static void
344 setredzone(u_short *pte, caddr_t vaddr)
345 {
346 /* eventually do this by setting up an expand-down stack segment
347    for ss0: selector, allowing stack access down to top of u.
348    this means though that protection violations need to be handled
349    thru a double fault exception that must do an integral task
350    switch to a known good context, within which a dump can be
351    taken. a sensible scheme might be to save the initial context
352    used by sched (that has physical memory mapped 1:1 at bottom)
353    and take the dump while still in mapped mode */
354 }
355 #endif
356
357 /*
358  * Convert kernel VA to physical address
359  */
360 vm_paddr_t
361 kvtop(void *addr)
362 {
363         vm_paddr_t pa;
364
365         pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
366         if (pa == 0)
367                 panic("kvtop: zero page frame");
368         return (pa);
369 }
370
371 /*
372  * Force reset the processor by invalidating the entire address space!
373  */
374
375 #ifdef SMP
376 static void
377 cpu_reset_proxy(void)
378 {
379         u_int saved_mp_lock;
380
381         cpu_reset_proxy_active = 1;
382         while (cpu_reset_proxy_active == 1)
383                 ;        /* Wait for other cpu to disable interupts */
384         saved_mp_lock = mp_lock;
385         mp_lock = 0;    /* BSP */
386         kprintf("cpu_reset_proxy: Grabbed mp lock for BSP\n");
387         cpu_reset_proxy_active = 3;
388         while (cpu_reset_proxy_active == 3)
389                 ;       /* Wait for other cpu to enable interrupts */
390         stop_cpus((1<<cpu_reset_proxyid));
391         kprintf("cpu_reset_proxy: Stopped CPU %d\n", cpu_reset_proxyid);
392         DELAY(1000000);
393         cpu_reset_real();
394 }
395 #endif
396
397 void
398 cpu_reset(void)
399 {
400 #ifdef SMP
401         if (smp_active_mask == 1) {
402                 cpu_reset_real();
403                 /* NOTREACHED */
404         } else {
405                 u_int map;
406                 int cnt;
407                 kprintf("cpu_reset called on cpu#%d\n",mycpu->gd_cpuid);
408
409                 map = mycpu->gd_other_cpus & ~stopped_cpus & smp_active_mask;
410
411                 if (map != 0) {
412                         kprintf("cpu_reset: Stopping other CPUs\n");
413                         stop_cpus(map);         /* Stop all other CPUs */
414                 }
415
416                 if (mycpu->gd_cpuid == 0) {
417                         DELAY(1000000);
418                         cpu_reset_real();
419                         /* NOTREACHED */
420                 } else {
421                         /* We are not BSP (CPU #0) */
422
423                         cpu_reset_proxyid = mycpu->gd_cpuid;
424                         cpustop_restartfunc = cpu_reset_proxy;
425                         kprintf("cpu_reset: Restarting BSP\n");
426                         started_cpus = (1<<0);          /* Restart CPU #0 */
427
428                         cnt = 0;
429                         while (cpu_reset_proxy_active == 0 && cnt < 10000000)
430                                 cnt++;  /* Wait for BSP to announce restart */
431                         if (cpu_reset_proxy_active == 0)
432                                 kprintf("cpu_reset: Failed to restart BSP\n");
433                         __asm __volatile("cli" : : : "memory");
434                         cpu_reset_proxy_active = 2;
435                         cnt = 0;
436                         while (cpu_reset_proxy_active == 2 && cnt < 10000000)
437                                 cnt++;  /* Do nothing */
438                         if (cpu_reset_proxy_active == 2) {
439                                 kprintf("cpu_reset: BSP did not grab mp lock\n");
440                                 cpu_reset_real();       /* XXX: Bogus ? */
441                         }
442                         cpu_reset_proxy_active = 4;
443                         __asm __volatile("sti" : : : "memory");
444                         while (1);
445                         /* NOTREACHED */
446                 }
447         }
448 #else
449         cpu_reset_real();
450 #endif
451 }
452
453 static void
454 cpu_reset_real(void)
455 {
456         /*
457          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
458          * do not turn of the GateA20, as any machine that fails
459          * to do the reset here would then end up in no man's land.
460          */
461
462 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
463         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
464         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
465         kprintf("Keyboard reset did not work, attempting CPU shutdown\n");
466         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for kprintf to complete */
467 #endif
468         /* force a shutdown by unmapping entire address space ! */
469         bzero((caddr_t) PTD, PAGE_SIZE);
470
471         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
472         cpu_invltlb();
473         /* NOTREACHED */
474         while(1);
475 }
476
477 SYSCTL_DECL(_vm_stats_misc);
478
479 static int cnt_prezero;
480
481 SYSCTL_INT(_vm_stats_misc, OID_AUTO,
482         cnt_prezero, CTLFLAG_RD, &cnt_prezero, 0, "");
483
484 static void
485 swi_vm(void *arg, void *frame)
486 {
487         if (busdma_swi_pending != 0)
488                 busdma_swi();
489 }
490
491 static void
492 swi_vm_setup(void *arg)
493 {
494         register_swi(SWI_VM, swi_vm, NULL, "swi_vm", NULL);
495 }
496
497 SYSINIT(vm_setup, SI_BOOT2_MACHDEP, SI_ORDER_ANY, swi_vm_setup, NULL);
498
499
500 /*
501  * Tell whether this address is in some physical memory region.
502  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
503  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
504  * or other unpredictable behaviour.
505  */
506
507 int
508 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
509 {
510
511 #if NISA > 0
512         /* The ISA ``memory hole''. */
513         if (addr >= 0xa0000 && addr < 0x100000)
514                 return 0;
515 #endif
516
517         /*
518          * stuff other tests for known memory-mapped devices (PCI?)
519          * here
520          */
521
522         return 1;
523 }
524
525 /*
526  * platform-specific vmspace initialization (nothing for i386)
527  */
528 void
529 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm __unused)
530 {
531 }
532
533 void
534 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm __unused)
535 {
536 }
537
538 /*
539  * Used by /dev/kmem to determine if we can safely read or write
540  * the requested KVA range.
541  */
542 int
543 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
544 {
545         vm_offset_t addr;
546
547         if (saddr < KvaStart)
548                 return EFAULT;
549         if (eaddr >= KvaEnd)
550                 return EFAULT;
551         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
552                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
553                         return EFAULT;
554         }
555         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
556                 return EFAULT;
557         return 0;
558 }
559