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