sys/platform/pc64/x86_64/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  */
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/malloc.h>
  48 #include <sys/proc.h>
  49 #include <sys/buf.h>
  50 #include <sys/interrupt.h>
  51 #include <sys/vnode.h>
  52 #include <sys/vmmeter.h>
  53 #include <sys/kernel.h>
  54 #include <sys/sysctl.h>
  55 #include <sys/unistd.h>
  56
  57 #include <machine/clock.h>
  58 #include <machine/cpu.h>
  59 #include <machine/md_var.h>
  60 #include <machine/smp.h>
  61 #include <machine/pcb.h>
  62 #include <machine/pcb_ext.h>
  63 #include <machine/segments.h>
  64 #include <machine/globaldata.h> /* npxthread */
  65
  66 #include <vm/vm.h>
  67 #include <vm/vm_param.h>
  68 #include <sys/lock.h>
  69 #include <vm/vm_kern.h>
  70 #include <vm/vm_page.h>
  71 #include <vm/vm_map.h>
  72 #include <vm/vm_extern.h>
  73
  74 #include <sys/thread2.h>
  75
  76 #include <bus/isa/isa.h>
  77
  78 static void     cpu_reset_real (void);
  79 /*
  80  * Finish a fork operation, with lwp lp2 nearly set up.
  81  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
  82  * ready to run and return to user mode.
  83  */
  84 void
  85 cpu_fork(struct lwp *lp1, struct lwp *lp2, int flags)
  86 {
  87         struct pcb *pcb2;
  88
  89         if ((flags & RFPROC) == 0) {
  90                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
  91                         /* unshare user LDT */
  92                         struct pcb *pcb1 = lp1->lwp_thread->td_pcb;
  93                         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb1->pcb_ldt;
  94                         if (pcb_ldt && pcb_ldt->ldt_refcnt > 1) {
  95                                 pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb1,pcb_ldt->ldt_len);
  96                                 user_ldt_free(pcb1);
  97                                 pcb1->pcb_ldt = pcb_ldt;
  98                                 set_user_ldt(pcb1);
  99                         }
 100                 }
 101                 return;
 102         }
 103
 104         /* Ensure that lp1's pcb is up to date. */
 105         if (mdcpu->gd_npxthread == lp1->lwp_thread)
 106                 npxsave(lp1->lwp_thread->td_savefpu);
 107
 108         /*
 109          * Copy lp1's PCB.  This really only applies to the
 110          * debug registers and FP state, but its faster to just copy the
 111          * whole thing.  Because we only save the PCB at switchout time,
 112          * the register state may not be current.
 113          */
 114         pcb2 = lp2->lwp_thread->td_pcb;
 115         *pcb2 = *lp1->lwp_thread->td_pcb;
 116
 117         /*
 118          * Create a new fresh stack for the new process.
 119          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
 120          * syscall.  This copies the user mode register values.
 121          *
 122          * pcb_rsp must allocate an additional call-return pointer below
 123          * the trap frame which will be restored by cpu_heavy_restore from
 124          * PCB_RIP, and the thread's td_sp pointer must allocate an
 125          * additonal two quadwords below the pcb_rsp call-return pointer to
 126          * hold the LWKT restore function pointer and rflags.
 127          *
 128          * The LWKT restore function pointer must be set to cpu_heavy_restore,
 129          * which is our standard heavy-weight process switch-in function.
 130          * YYY eventually we should shortcut fork_return and fork_trampoline
 131          * to use the LWKT restore function directly so we can get rid of
 132          * all the extra crap we are setting up.
 133          */
 134         lp2->lwp_md.md_regs = (struct trapframe *)pcb2 - 1;
 135         bcopy(lp1->lwp_md.md_regs, lp2->lwp_md.md_regs, sizeof(*lp2->lwp_md.md_regs));
 136
 137         /*
 138          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
 139          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
 140          */
 141         pcb2->pcb_cr3 = vtophys(vmspace_pmap(lp2->lwp_proc->p_vmspace)->pm_pml4);
 142         pcb2->pcb_cr3 |= PG_RW | PG_U | PG_V;
 143         pcb2->pcb_rbx = (unsigned long)fork_return;     /* fork_trampoline argument */
 144         pcb2->pcb_rbp = 0;
 145         pcb2->pcb_rsp = (unsigned long)lp2->lwp_md.md_regs - sizeof(void *);
 146         pcb2->pcb_r12 = (unsigned long)lp2;             /* fork_trampoline argument */
 147         pcb2->pcb_r13 = 0;
 148         pcb2->pcb_r14 = 0;
 149         pcb2->pcb_r15 = 0;
 150         pcb2->pcb_rip = (unsigned long)fork_trampoline;
 151         lp2->lwp_thread->td_sp = (char *)(pcb2->pcb_rsp - sizeof(void *));
 152         *(u_int64_t *)lp2->lwp_thread->td_sp = PSL_USER;
 153         lp2->lwp_thread->td_sp -= sizeof(void *);
 154         *(void **)lp2->lwp_thread->td_sp = (void *)cpu_heavy_restore;
 155
 156         /*
 157          * pcb2->pcb_ldt:       duplicated below, if necessary.
 158          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
 159          * pcb2->pcb_flags:     cloned above (always 0 here?).
 160          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
 161          */
 162
 163         /*
 164          * XXX don't copy the i/o pages.  this should probably be fixed.
 165          */
 166         pcb2->pcb_ext = 0;
 167
 168         /* Copy the LDT, if necessary. */
 169         if (pcb2->pcb_ldt != 0) {
 170                 if (flags & RFMEM) {
 171                         pcb2->pcb_ldt->ldt_refcnt++;
 172                 } else {
 173                         pcb2->pcb_ldt = user_ldt_alloc(pcb2,
 174                                 pcb2->pcb_ldt->ldt_len);
 175                 }
 176         }
 177         bcopy(&lp1->lwp_thread->td_tls, &lp2->lwp_thread->td_tls,
 178               sizeof(lp2->lwp_thread->td_tls));
 179         /*
 180          * Now, cpu_switch() can schedule the new lwp.
 181          * pcb_rsp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
 182          * containing the return address when exiting cpu_switch.
 183          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
 184          * %rbx loaded with the new lwp's pointer.  fork_trampoline()
 185          * will set up a stack to call fork_return(lp, frame); to complete
 186          * the return to user-mode.
 187          */
 188 }
 189
 190 /*
 191  * Prepare new lwp to return to the address specified in params.
 192  */
 193 int
 194 cpu_prepare_lwp(struct lwp *lp, struct lwp_params *params)
 195 {
 196         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
 197         void *bad_return = NULL;
 198         int error;
 199
 200         regs->tf_rip = (long)params->func;
 201         regs->tf_rsp = (long)params->stack;
 202         /* Set up argument for function call */
 203         regs->tf_rdi = (long)params->arg; /* JG Can this be in userspace addresses? */
 204         /*
 205          * Set up fake return address.  As the lwp function may never return,
 206          * we simply copy out a NULL pointer and force the lwp to receive
 207          * a SIGSEGV if it returns anyways.
 208          */
 209         regs->tf_rsp -= sizeof(void *);
 210         error = copyout(&bad_return, (void *)regs->tf_rsp, sizeof(bad_return));
 211         if (error)
 212                 return (error);
 213
 214         cpu_set_fork_handler(lp,
 215             (void (*)(void *, struct trapframe *))generic_lwp_return, lp);
 216         return (0);
 217 }
 218
 219 /*
 220  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
 221  * been scheduled yet.
 222  *
 223  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
 224  */
 225 void
 226 cpu_set_fork_handler(struct lwp *lp, void (*func)(void *, struct trapframe *),
 227                      void *arg)
 228 {
 229         /*
 230          * Note that the trap frame follows the args, so the function
 231          * is really called like this:  func(arg, frame);
 232          */
 233         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_rbx = (long)func;   /* function */
 234         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_r12 = (long)arg;    /* first arg */
 235 }
 236
 237 void
 238 cpu_set_thread_handler(thread_t td, void (*rfunc)(void), void *func, void *arg)
 239 {
 240         td->td_pcb->pcb_rbx = (long)func;
 241         td->td_pcb->pcb_r12 = (long)arg;
 242         td->td_switch = cpu_lwkt_switch;
 243         td->td_sp -= sizeof(void *);
 244         *(void **)td->td_sp = rfunc;    /* exit function on return */
 245         td->td_sp -= sizeof(void *);
 246         *(void **)td->td_sp = cpu_kthread_restore;
 247 }
 248
 249 void
 250 cpu_lwp_exit(void)
 251 {
 252         struct thread *td = curthread;
 253         struct pcb *pcb;
 254         npxexit();
 255         pcb = td->td_pcb;
 256         KKASSERT(pcb->pcb_ext == NULL); /* Some i386 functionality was dropped */
 257         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 258                 /*
 259                  * disable all hardware breakpoints
 260                  */
 261                 reset_dbregs();
 262                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 263         }
 264         td->td_gd->gd_cnt.v_swtch++;
 265
 266         crit_enter_quick(td);
 267         if (td->td_flags & TDF_TSLEEPQ)
 268                 tsleep_remove(td);
 269         lwkt_deschedule_self(td);
 270         lwkt_remove_tdallq(td);
 271         cpu_thread_exit();
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Terminate the current thread.  The caller must have already acquired
 276  * the thread's rwlock and placed it on a reap list or otherwise notified
 277  * a reaper of its existance.  We set a special assembly switch function which
 278  * releases td_rwlock after it has cleaned up the MMU state and switched
 279  * out the stack.
 280  *
 281  * Must be caller from a critical section and with the thread descheduled.
 282  */
 283 void
 284 cpu_thread_exit(void)
 285 {
 286         curthread->td_switch = cpu_exit_switch;
 287         curthread->td_flags |= TDF_EXITING;
 288         lwkt_switch();
 289         panic("cpu_thread_exit: lwkt_switch() unexpectedly returned");
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Process Reaper.  Called after the caller has acquired the thread's
 294  * rwlock and removed it from the reap list.
 295  */
 296 void
 297 cpu_proc_wait(struct proc *p)
 298 {
 299         /* drop per-process resources */
 300         pmap_dispose_proc(p);
 301 }
 302
 303 void
 304 cpu_reset(void)
 305 {
 306         cpu_reset_real();
 307 }
 308
 309 static void
 310 cpu_reset_real(void)
 311 {
 312         /*
 313          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
 314          * do not turn of the GateA20, as any machine that fails
 315          * to do the reset here would then end up in no man's land.
 316          */
 317
 318 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
 319         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
 320         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
 321         kprintf("Keyboard reset did not work, attempting CPU shutdown\n");
 322         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for kprintf to complete */
 323 #endif
 324 #if JG
 325         /* force a shutdown by unmapping entire address space ! */
 326         bzero((caddr_t) PTD, PAGE_SIZE);
 327 #endif
 328
 329         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
 330         cpu_invltlb();
 331         /* NOTREACHED */
 332         while(1);
 333 }
 334
 335 /*
 336  * Convert kernel VA to physical address
 337  */
 338 vm_paddr_t
 339 kvtop(void *addr)
 340 {
 341         vm_paddr_t pa;
 342
 343         pa = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
 344         if (pa == 0)
 345                 panic("kvtop: zero page frame");
 346         return (pa);
 347 }
 348
 349 int
 350 grow_stack(struct proc *p, vm_offset_t sp)
 351 {
 352         int rv;
 353
 354         rv = vm_map_growstack (p, sp);
 355         if (rv != KERN_SUCCESS)
 356                 return (0);
 357
 358         return (1);
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Tell whether this address is in some physical memory region.
 363  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
 364  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
 365  * or other unpredictable behaviour.
 366  */
 367
 368 int
 369 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
 370 {
 371 #if NISA > 0
 372         /* The ISA ``memory hole''. */
 373         if (addr >= 0xa0000 && addr < 0x100000)
 374                 return 0;
 375 #endif
 376         /*
 377          * stuff other tests for known memory-mapped devices (PCI?)
 378          * here
 379          */
 380
 381         return 1;
 382 }
 383
 384 /*
 385  * platform-specific vmspace initialization (nothing for x86_64)
 386  */
 387 void
 388 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm __unused)
 389 {
 390 }
 391
 392 void
 393 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm __unused)
 394 {
 395 }
 396
 397 int
 398 kvm_access_check(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr, int prot)
 399 {
 400         vm_offset_t addr;
 401
 402         if (saddr < KvaStart)
 403                 return EFAULT;
 404         if (eaddr >= KvaEnd)
 405                 return EFAULT;
 406         for (addr = saddr; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)  {
 407                 if (pmap_extract(&kernel_pmap, addr) == 0)
 408                         return EFAULT;
 409         }
 410         if (!kernacc((caddr_t)saddr, eaddr - saddr, prot))
 411                 return EFAULT;
 412         return 0;
 413 }
 414