Kernel/arch/x86_64/mm_virt.c

   1 /*
   2  * Acess2 x86_64 Port
   3  *
   4  * Virtual Memory Manager
   5  */
   6 #define DEBUG   0
   7 #include <acess.h>
   8 #include <mm_virt.h>
   9 #include <threads_int.h>
  10 #include <proc.h>
  11
  12 // === CONSTANTS ===
  13 #define PHYS_BITS       52      // TODO: Move out
  14
  15 #define PML4_SHIFT      39
  16 #define PDP_SHIFT       30
  17 #define PDIR_SHIFT      21
  18 #define PTAB_SHIFT      12
  19
  20 #define PADDR_MASK      0x7FFFFFFF##FFFFF000
  21 #define PAGE_MASK       (((Uint)1 << 36)-1)
  22 #define TABLE_MASK      (((Uint)1 << 27)-1)
  23 #define PDP_MASK        (((Uint)1 << 18)-1)
  24 #define PML4_MASK       (((Uint)1 << 9)-1)
  25
  26 #define PF_PRESENT      0x001
  27 #define PF_WRITE        0x002
  28 #define PF_USER         0x004
  29 #define PF_LARGE        0x000
  30 #define PF_COW          0x200
  31 #define PF_PAGED        0x400
  32 #define PF_NX           0x80000000##00000000
  33
  34 // === MACROS ===
  35 #define PAGETABLE(idx)  (*((Uint64*)MM_FRACTAL_BASE+((idx)&PAGE_MASK)))
  36 #define PAGEDIR(idx)    PAGETABLE((MM_FRACTAL_BASE>>12)+((idx)&TABLE_MASK))
  37 #define PAGEDIRPTR(idx) PAGEDIR((MM_FRACTAL_BASE>>21)+((idx)&PDP_MASK))
  38 #define PAGEMAPLVL4(idx)        PAGEDIRPTR((MM_FRACTAL_BASE>>30)+((idx)&PML4_MASK))
  39
  40 #define TMPCR3()        PAGEMAPLVL4(MM_TMPFRAC_BASE>>39)
  41 #define TMPTABLE(idx)   (*((Uint64*)MM_TMPFRAC_BASE+((idx)&PAGE_MASK)))
  42 #define TMPDIR(idx)     PAGETABLE((MM_TMPFRAC_BASE>>12)+((idx)&TABLE_MASK))
  43 #define TMPDIRPTR(idx)  PAGEDIR((MM_TMPFRAC_BASE>>21)+((idx)&PDP_MASK))
  44 #define TMPMAPLVL4(idx) PAGEDIRPTR((MM_TMPFRAC_BASE>>30)+((idx)&PML4_MASK))
  45
  46 #define INVLPG(__addr)  __asm__ __volatile__ ("invlpg (%0)"::"r"(__addr))
  47 #define INVLPG_ALL()    __asm__ __volatile__ ("mov %cr3,%rax;\n\tmov %rax,%cr3;")
  48 #define INVLPG_GLOBAL() __asm__ __volatile__ ("mov %cr4,%rax;\n\txorl $0x80, %eax;\n\tmov %rax,%cr4;\n\txorl $0x80, %eax;\n\tmov %rax,%cr4")
  49
  50 // === CONSTS ===
  51 //tPAddr        * const gaPageTable = MM_FRACTAL_BASE;
  52
  53 // === IMPORTS ===
  54 extern void     Error_Backtrace(Uint IP, Uint BP);
  55 extern tPAddr   gInitialPML4[512];
  56
  57 // === PROTOTYPES ===
  58 void    MM_InitVirt(void);
  59 //void  MM_FinishVirtualInit(void);
  60 void    MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs);
  61 void    MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End);
  62  int    MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer);
  63  int    MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge);
  64 // int  MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr);
  65 void    MM_Unmap(tVAddr VAddr);
  66 void    MM_ClearUser(void);
  67  int    MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags);
  68
  69 // === GLOBALS ===
  70 tMutex  glMM_TempFractalLock;
  71
  72 // === CODE ===
  73 void MM_InitVirt(void)
  74 {
  75         MM_DumpTables(0, -1L);
  76 }
  77
  78 void MM_FinishVirtualInit(void)
  79 {
  80         PAGEMAPLVL4(0) = 0;
  81 }
  82
  83 /**
  84  * \brief Called on a page fault
  85  */
  86 void MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs)
  87 {
  88         // TODO: Implement Copy-on-Write
  89         #if 0
  90         if( gaPageDir  [Addr>>22] & PF_PRESENT
  91          && gaPageTable[Addr>>12] & PF_PRESENT
  92          && gaPageTable[Addr>>12] & PF_COW )
  93         {
  94                 tPAddr  paddr;
  95                 if(MM_GetRefCount( gaPageTable[Addr>>12] & PADDR_MASK ) == 1)
  96                 {
  97                         gaPageTable[Addr>>12] &= ~PF_COW;
  98                         gaPageTable[Addr>>12] |= PF_PRESENT|PF_WRITE;
  99                 }
 100                 else
 101                 {
 102                         //Log("MM_PageFault: COW - MM_DuplicatePage(0x%x)", Addr);
 103                         paddr = MM_DuplicatePage( Addr );
 104                         MM_DerefPhys( gaPageTable[Addr>>12] & PADDR_MASK );
 105                         gaPageTable[Addr>>12] &= PF_USER;
 106                         gaPageTable[Addr>>12] |= paddr|PF_PRESENT|PF_WRITE;
 107                 }
 108
 109                 INVLPG( Addr & ~0xFFF );
 110                 return;
 111         }
 112         #endif
 113
 114         // If it was a user, tell the thread handler
 115         if(ErrorCode & 4) {
 116                 Warning("%s %s %s memory%s",
 117                         (ErrorCode&4?"User":"Kernel"),
 118                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 119                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 120                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 121                         );
 122                 Warning("User Pagefault: Instruction at %04x:%08x accessed %p",
 123                         Regs->CS, Regs->RIP, Addr);
 124                 __asm__ __volatile__ ("sti");   // Restart IRQs
 125 //              Threads_SegFault(Addr);
 126                 return ;
 127         }
 128
 129         // Kernel #PF
 130         Debug_KernelPanic();
 131         // -- Check Error Code --
 132         if(ErrorCode & 8)
 133                 Warning("Reserved Bits Trashed!");
 134         else
 135         {
 136                 Warning("%s %s %s memory%s",
 137                         (ErrorCode&4?"User":"Kernel"),
 138                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 139                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 140                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 141                         );
 142         }
 143
 144         Log("Code at %p accessed %p", Regs->RIP, Addr);
 145         // Print Stack Backtrace
 146         Error_Backtrace(Regs->RIP, Regs->RBP);
 147
 148         MM_DumpTables(0, -1);
 149
 150         __asm__ __volatile__ ("cli");
 151         for( ;; )
 152                 HALT();
 153 }
 154
 155 /**
 156  * \brief Dumps the layout of the page tables
 157  */
 158 void MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End)
 159 {
 160         #define CANOICAL(addr)  ((addr)&0x800000000000?(addr)|0xFFFF000000000000:(addr))
 161         const tPAddr    CHANGEABLE_BITS = ~(PF_PRESENT|PF_WRITE|PF_USER|PF_COW|PF_PAGED) & 0xFFF;
 162         const tPAddr    MASK = ~CHANGEABLE_BITS;        // Physical address and access bits
 163         tVAddr  rangeStart = 0;
 164         tPAddr  expected = CHANGEABLE_BITS;     // CHANGEABLE_BITS is used because it's not a vaild value
 165         tVAddr  curPos;
 166         Uint    page;
 167
 168         Log("Table Entries: (%p to %p)", Start, End);
 169
 170         End &= (1L << 48) - 1;
 171
 172         Start >>= 12;   End >>= 12;
 173
 174         for(page = Start, curPos = Start<<12;
 175                 page < End;
 176                 curPos += 0x1000, page++)
 177         {
 178                 if( curPos == 0x800000000000L )
 179                         curPos = 0xFFFF800000000000L;
 180
 181                 //Debug("&PAGEMAPLVL4(%i page>>27) = %p", page>>27, &PAGEMAPLVL4(page>>27));
 182                 //Debug("&PAGEDIRPTR(%i page>>18) = %p", page>>18, &PAGEDIRPTR(page>>18));
 183                 //Debug("&PAGEDIR(%i page>>9) = %p", page>>9, &PAGEDIR(page>>9));
 184                 //Debug("&PAGETABLE(%i page) = %p", page, &PAGETABLE(page));
 185
 186                 // End of a range
 187                 if(!(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT)
 188                 || !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT)
 189                 || !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT)
 190                 || !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT)
 191                 || (PAGETABLE(page) & MASK) != expected)
 192                 {
 193                         if(expected != CHANGEABLE_BITS) {
 194                                 Log("%016llx => %013llx : 0x%6llx (%c%c%c%c)",
 195                                         CANOICAL(rangeStart),
 196                                         PAGETABLE(rangeStart>>12) & PADDR_MASK,
 197                                         curPos - rangeStart,
 198                                         (expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 199                                         (expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 200                                         (expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 201                                         (expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 202                                         );
 203                                 expected = CHANGEABLE_BITS;
 204                         }
 205                         if( !(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT) ) {
 206                                 page += (1 << 27) - 1;
 207                                 curPos += (1L << 39) - 0x1000;
 208                                 //Debug("pml4 ent unset (page = 0x%x now)", page);
 209                                 continue;
 210                         }
 211                         if( !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT) ) {
 212                                 page += (1 << 18) - 1;
 213                                 curPos += (1L << 30) - 0x1000;
 214                                 //Debug("pdp ent unset (page = 0x%x now)", page);
 215                                 continue;
 216                         }
 217                         if( !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT) ) {
 218                                 page += (1 << 9) - 1;
 219                                 curPos += (1L << 21) - 0x1000;
 220                                 //Debug("pd ent unset (page = 0x%x now)", page);
 221                                 continue;
 222                         }
 223                         if( !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT) )   continue;
 224
 225                         expected = (PAGETABLE(page) & MASK);
 226                         rangeStart = curPos;
 227                 }
 228                 if(expected != CHANGEABLE_BITS)
 229                         expected += 0x1000;
 230         }
 231
 232         if(expected != CHANGEABLE_BITS) {
 233                 Log("%016llx => %013llx : 0x%6llx (%c%c%c%c)",
 234                         CANOICAL(rangeStart),
 235                         PAGETABLE(rangeStart>>12) & PADDR_MASK,
 236                         curPos - rangeStart,
 237                         (expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 238                         (expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 239                         (expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 240                         (expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 241                         );
 242                 expected = 0;
 243         }
 244         #undef CANOICAL
 245 }
 246
 247 /**
 248  * \brief Get a pointer to a page entry
 249  * \param Addr  Virtual Address
 250  * \param bTemp Use the Temporary fractal mapping
 251  * \param bAllocate     Allocate entries
 252  * \param bLargePage    Request a large page
 253  * \param Pointer       Location to place the calculated pointer
 254  * \return Page size, or -ve on error
 255  */
 256 int MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer)
 257 {
 258         tPAddr  *pmlevels[4];
 259         tPAddr  tmp;
 260         const int       ADDR_SIZES[] = {39, 30, 21, 12};
 261         const int       nADDR_SIZES = sizeof(ADDR_SIZES)/sizeof(ADDR_SIZES[0]);
 262          int    i;
 263
 264         if( bTemp )
 265         {
 266                 pmlevels[3] = &TMPTABLE(0);     // Page Table
 267                 pmlevels[2] = &TMPDIR(0);       // PDIR
 268                 pmlevels[1] = &TMPDIRPTR(0);    // PDPT
 269                 pmlevels[0] = &TMPMAPLVL4(0);   // PML4
 270         }
 271         else
 272         {
 273                 pmlevels[3] = (void*)MM_FRACTAL_BASE;   // Page Table
 274                 pmlevels[2] = &pmlevels[3][(MM_FRACTAL_BASE>>12)&PAGE_MASK];    // PDIR
 275                 pmlevels[1] = &pmlevels[2][(MM_FRACTAL_BASE>>21)&TABLE_MASK];   // PDPT
 276                 pmlevels[0] = &pmlevels[1][(MM_FRACTAL_BASE>>30)&PDP_MASK];     // PML4
 277         }
 278
 279         // Mask address
 280         Addr &= (1ULL << 48)-1;
 281
 282         for( i = 0; i < nADDR_SIZES-1; i ++ )
 283         {
 284 //              INVLPG( &pmlevels[i][ (Addr >> ADDR_SIZES[i]) &
 285
 286                 // Check for a large page
 287                 if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) == 0 && bLargePage )
 288                 {
 289                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 290                         return ADDR_SIZES[i];
 291                 }
 292                 // Allocate an entry if required
 293                 if( !(pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & 1) )
 294                 {
 295                         if( !bAllocate )        return -4;      // If allocation is not requested, error
 296                         tmp = MM_AllocPhys();
 297                         if(!tmp)        return -2;
 298                         pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] = tmp | 3;
 299                         INVLPG( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ] );
 300                         memset( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ], 0, 0x1000 );
 301                 }
 302                 // Catch large pages
 303                 else if( pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & PF_LARGE )
 304                 {
 305                         // Alignment
 306                         if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) != 0 ) return -3;
 307                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 308                         return ADDR_SIZES[i];   // Large page warning
 309                 }
 310         }
 311
 312         // And, set the page table entry
 313         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 314         return ADDR_SIZES[i];
 315 }
 316
 317 /**
 318  * \brief Map a physical page to a virtual one
 319  * \param VAddr Target virtual address
 320  * \param PAddr Physical address of page
 321  * \param bTemp Use tempoary mappings
 322  * \param bLarge        Treat as a large page
 323  */
 324 int MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge)
 325 {
 326         tPAddr  *ent;
 327          int    rv;
 328
 329         ENTER("xVAddr xPAddr", VAddr, PAddr);
 330
 331         // Get page pointer (Allow allocating)
 332         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, bTemp, 1, bLarge, &ent);
 333         if(rv < 0)      LEAVE_RET('i', 0);
 334
 335         if( *ent & 1 )  LEAVE_RET('i', 0);
 336
 337         *ent = PAddr | 3;
 338
 339         INVLPG( VAddr );
 340
 341         LEAVE('i', 1);
 342         return 1;
 343 }
 344
 345 /**
 346  * \brief Map a physical page to a virtual one
 347  * \param VAddr Target virtual address
 348  * \param PAddr Physical address of page
 349  */
 350 int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
 351 {
 352         return MM_MapEx(VAddr, PAddr, 0, 0);
 353 }
 354
 355 /**
 356  * \brief Removed a mapped page
 357  */
 358 void MM_Unmap(tVAddr VAddr)
 359 {
 360         // Check PML4
 361         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )   return ;
 362         // Check PDP
 363         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )    return ;
 364         // Check Page Dir
 365         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )       return ;
 366
 367         PAGETABLE(VAddr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 368         INVLPG( VAddr );
 369 }
 370
 371 /**
 372  * \brief Allocate a block of memory at the specified virtual address
 373  */
 374 tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 375 {
 376         tPAddr  ret;
 377
 378         ENTER("xVAddr", VAddr);
 379
 380         // Ensure the tables are allocated before the page (keeps things neat)
 381         MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 1, 0, NULL);
 382
 383         // Allocate the page
 384         ret = MM_AllocPhys();
 385         LOG("ret = %x", ret);
 386         if(!ret)        LEAVE_RET('i', 0);
 387
 388         if( !MM_Map(VAddr, ret) )
 389         {
 390                 Warning("MM_Allocate: Unable to map. Strange, we should have errored earlier");
 391                 MM_DerefPhys(ret);
 392                 LEAVE('i');
 393                 return 0;
 394         }
 395
 396         LEAVE('X', ret);
 397         return ret;
 398 }
 399
 400 /**
 401  * \brief Deallocate a page at a virtual address
 402  */
 403 void MM_Deallocate(tVAddr VAddr)
 404 {
 405         tPAddr  phys;
 406
 407         phys = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 408         if(!phys)       return ;
 409
 410         MM_Unmap(VAddr);
 411
 412         MM_DerefPhys(phys);
 413 }
 414
 415 /**
 416  * \brief Get the page table entry of a virtual address
 417  * \param Addr  Virtual Address
 418  * \param Phys  Location to put the physical address
 419  * \param Flags Flags on the entry (set to zero if unmapped)
 420  * \return Size of the entry (in address bits) - 12 = 4KiB page
 421  */
 422 int MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags)
 423 {
 424         tPAddr  *ptr;
 425          int    ret;
 426
 427         if(!Phys || !Flags)     return 0;
 428
 429         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 430         if( ret < 0 )   return 0;
 431
 432         *Phys = *ptr & PADDR_MASK;
 433         *Flags = *ptr & 0xFFF;
 434         return ret;
 435 }
 436
 437 /**
 438  * \brief Get the physical address of a virtual location
 439  */
 440 tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 441 {
 442         tPAddr  *ptr;
 443          int    ret;
 444
 445         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 446         if( ret < 0 )   return 0;
 447
 448         if( !(*ptr & 1) )       return 0;
 449
 450         return (*ptr & PADDR_MASK) | (Addr & 0xFFF);
 451 }
 452
 453 /**
 454  * \brief Sets the flags on a page
 455  */
 456 void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 457 {
 458         tPAddr  *ent;
 459          int    rv;
 460
 461         // Get pointer
 462         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 463         if(rv < 0)      return ;
 464
 465         // Ensure the entry is valid
 466         if( !(*ent & 1) )       return ;
 467
 468         // Read-Only
 469         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 470         {
 471                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 472                         *ent &= ~PF_WRITE;
 473                 }
 474                 else {
 475                         *ent |= PF_WRITE;
 476                 }
 477         }
 478
 479         // Kernel
 480         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 481         {
 482                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 483                         *ent &= ~PF_USER;
 484                 }
 485                 else {
 486                         *ent |= PF_USER;
 487                 }
 488         }
 489
 490         // Copy-On-Write
 491         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 492         {
 493                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 494                         *ent &= ~PF_WRITE;
 495                         *ent |= PF_COW;
 496                 }
 497                 else {
 498                         *ent &= ~PF_COW;
 499                         *ent |= PF_WRITE;
 500                 }
 501         }
 502
 503         // Execute
 504         if( Mask & MM_PFLAG_EXEC )
 505         {
 506                 if( Flags & MM_PFLAG_EXEC ) {
 507                         *ent &= ~PF_NX;
 508                 }
 509                 else {
 510                         *ent |= PF_NX;
 511                 }
 512         }
 513 }
 514
 515 /**
 516  * \brief Get the flags applied to a page
 517  */
 518 Uint MM_GetFlags(tVAddr VAddr)
 519 {
 520         tPAddr  *ent;
 521          int    rv, ret = 0;
 522
 523         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 524         if(rv < 0)      return 0;
 525
 526         if( !(*ent & 1) )       return 0;
 527
 528         // Read-Only
 529         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 530         // Kernel
 531         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 532         // Copy-On-Write
 533         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 534         // Execute
 535         if( !(*ent & PF_NX) )   ret |= MM_PFLAG_EXEC;
 536
 537         return ret;
 538 }
 539
 540 // --- Hardware Mappings ---
 541 /**
 542  * \brief Map a range of hardware pages
 543  */
 544 tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
 545 {
 546         tVAddr  ret;
 547          int    num;
 548
 549         //TODO: Add speedups (memory of first possible free)
 550         for( ret = MM_HWMAP_BASE; ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 551         {
 552                 for( num = Number; num -- && ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 553                 {
 554                         if( MM_GetPhysAddr(ret) != 0 )  break;
 555                 }
 556                 if( num >= 0 )  continue;
 557
 558                 PAddr += 0x1000 * Number;
 559
 560                 while( Number -- )
 561                 {
 562                         ret -= 0x1000;
 563                         PAddr -= 0x1000;
 564                         MM_Map(ret, PAddr);
 565                 }
 566
 567                 return ret;
 568         }
 569
 570         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapHWPages");
 571         return 0;
 572 }
 573
 574 /**
 575  * \brief Free a range of hardware pages
 576  */
 577 void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
 578 {
 579 //      Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_UnmapHWPages");
 580         while( Number -- )
 581         {
 582                 MM_Unmap(VAddr);
 583                 VAddr += 0x1000;
 584         }
 585 }
 586
 587
 588 /**
 589  * \fn tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 590  * \brief Allocates DMA physical memory
 591  * \param Pages Number of pages required
 592  * \param MaxBits       Maximum number of bits the physical address can have
 593  * \param PhysAddr      Pointer to the location to place the physical address allocated
 594  * \return Virtual address allocate
 595  */
 596 tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 597 {
 598         tPAddr  phys;
 599         tVAddr  ret;
 600
 601         // Sanity Check
 602         if(MaxBits < 12 || !PhysAddr)   return 0;
 603
 604         // Fast Allocate
 605         if(Pages == 1 && MaxBits >= PHYS_BITS)
 606         {
 607                 phys = MM_AllocPhys();
 608                 *PhysAddr = phys;
 609                 ret = MM_MapHWPages(phys, 1);
 610                 if(ret == 0) {
 611                         MM_DerefPhys(phys);
 612                         return 0;
 613                 }
 614                 return ret;
 615         }
 616
 617         // Slow Allocate
 618         phys = MM_AllocPhysRange(Pages, MaxBits);
 619         // - Was it allocated?
 620         if(phys == 0)   return 0;
 621
 622         // Allocated successfully, now map
 623         ret = MM_MapHWPages(phys, Pages);
 624         if( ret == 0 ) {
 625                 // If it didn't map, free then return 0
 626                 for(;Pages--;phys+=0x1000)
 627                         MM_DerefPhys(phys);
 628                 return 0;
 629         }
 630
 631         *PhysAddr = phys;
 632         return ret;
 633 }
 634
 635 // --- Tempory Mappings ---
 636 tVAddr MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 637 {
 638         const int max_slots = (MM_TMPMAP_END - MM_TMPMAP_BASE) / PAGE_SIZE;
 639         tVAddr  ret = MM_TMPMAP_BASE;
 640          int    i;
 641
 642         for( i = 0; i < max_slots; i ++, ret += PAGE_SIZE )
 643         {
 644                 tPAddr  *ent;
 645                 if( MM_GetPageEntryPtr( ret, 0, 1, 0, &ent) < 0 ) {
 646                         continue ;
 647                 }
 648
 649                 if( *ent & 1 )
 650                         continue ;
 651
 652                 *ent = PAddr | 3;
 653                 return ret;
 654         }
 655         return 0;
 656 }
 657
 658 void MM_FreeTemp(tVAddr VAddr)
 659 {
 660         MM_Deallocate(VAddr);
 661         return ;
 662 }
 663
 664
 665 // --- Address Space Clone --
 666 tPAddr MM_Clone(void)
 667 {
 668         tPAddr  ret;
 669          int    i;
 670         tVAddr  kstackbase;
 671
 672         // tThread->KernelStack is the top
 673         // There is 1 guard page below the stack
 674         kstackbase = Proc_GetCurThread()->KernelStack - KERNEL_STACK_SIZE + 0x1000;
 675
 676         Log("MM_Clone: kstackbase = %p", kstackbase);
 677
 678         // #1 Create a copy of the PML4
 679         ret = MM_AllocPhys();
 680         if(!ret)        return 0;
 681
 682         // #2 Alter the fractal pointer
 683         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 684         TMPCR3() = ret | 3;
 685         INVLPG_ALL();
 686
 687         // #3 Set Copy-On-Write to all user pages
 688         for( i = 0; i < 256; i ++)
 689         {
 690                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 691 //              Log_Debug("MM", "TMPMAPLVL4(%i) = 0x%016llx", i, TMPMAPLVL4(i));
 692                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 693                 {
 694                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 695                         TMPMAPLVL4(i) |= PF_COW;
 696                         TMPMAPLVL4(i) &= ~PF_WRITE;
 697                 }
 698         }
 699
 700         // #4 Map in kernel pages
 701         for( i = 256; i < 512; i ++ )
 702         {
 703                 // Skip addresses:
 704                 // 320 0xFFFFA....      - Kernel Stacks
 705                 if( i == 320 )  continue;
 706                 // 509 0xFFFFFE0..      - Fractal mapping
 707                 if( i == 509 )  continue;
 708                 // 510 0xFFFFFE8..      - Temp fractal mapping
 709                 if( i == 510 )  continue;
 710
 711                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 712                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 713                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 714         }
 715
 716         // #5 Set fractal mapping
 717         TMPMAPLVL4(509) = ret | 3;
 718         TMPMAPLVL4(510) = 0;    // Temp
 719
 720         // #6 Create kernel stack (-1 to account for the guard)
 721         TMPMAPLVL4(320) = 0;
 722         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000-1; i ++ )
 723         {
 724                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 725                 tVAddr  tmpmapping;
 726                 MM_MapEx(kstackbase+i*0x1000, phys, 1, 0);
 727
 728                 tmpmapping = MM_MapTemp(phys);
 729                 memcpy((void*)tmpmapping, (void*)(kstackbase+i*0x1000), 0x1000);
 730                 MM_FreeTemp(tmpmapping);
 731         }
 732
 733         // #7 Return
 734         TMPCR3() = 0;
 735         INVLPG_ALL();
 736         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 737         Log("MM_Clone: RETURN %P\n", ret);
 738         return ret;
 739 }
 740
 741 void MM_ClearUser(void)
 742 {
 743         tVAddr  addr = 0;
 744          int    pml4, pdpt, pd, pt;
 745
 746         for( pml4 = 0; pml4 < 256; pml4 ++ )
 747         {
 748                 // Catch an un-allocated PML4 entry
 749                 if( !(PAGEMAPLVL4(pml4) & 1) ) {
 750                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 751                         continue ;
 752                 }
 753
 754                 // Catch a large COW
 755                 if( (PAGEMAPLVL4(pml4) & PF_COW) ) {
 756                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 757                 }
 758                 else
 759                 {
 760                         // TODO: Large pages
 761
 762                         // Child entries
 763                         for( pdpt = 0; pdpt < 512; pdpt ++ )
 764                         {
 765                                 // Unallocated
 766                                 if( !(PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & 1) ) {
 767                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 768                                         continue;
 769                                 }
 770
 771                                 // Catch a large COW
 772                                 if( (PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PF_COW) ) {
 773                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 774                                 }
 775                                 else {
 776                                         // Child entries
 777                                         for( pd = 0; pd < 512; pd ++ )
 778                                         {
 779                                                 // Unallocated PDir entry
 780                                                 if( !(PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & 1) ) {
 781                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 782                                                         continue;
 783                                                 }
 784
 785                                                 // COW Page Table
 786                                                 if( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PF_COW ) {
 787                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 788                                                 }
 789                                                 else
 790                                                 {
 791                                                         // TODO: Catch large pages
 792
 793                                                         // Child entries
 794                                                         for( pt = 0; pt < 512; pt ++ )
 795                                                         {
 796                                                                 // Free page
 797                                                                 if( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & 1 ) {
 798                                                                         MM_DerefPhys( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & PADDR_MASK );
 799                                                                         PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 800                                                                 }
 801                                                                 addr += 1ULL << 12;
 802                                                         }
 803                                                 }
 804                                                 // Free page table
 805                                                 MM_DerefPhys( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PADDR_MASK );
 806                                                 PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) = 0;
 807                                         }
 808                                 }
 809                                 // Free page directory
 810                                 MM_DerefPhys( PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PADDR_MASK );
 811                                 PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) = 0;
 812                         }
 813                 }
 814                 // Free page directory pointer table (PML4 entry)
 815                 MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(pml4) & PADDR_MASK );
 816                 PAGEMAPLVL4(pml4) = 0;
 817         }
 818 }
 819
 820 tVAddr MM_NewWorkerStack(void)
 821 {
 822         tVAddr  ret;
 823          int    i;
 824
 825         // #1 Set temp fractal to PID0
 826         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 827         TMPCR3() = ((tPAddr)gInitialPML4 - KERNEL_BASE) | 3;
 828
 829         // #2 Scan for a free stack addresss < 2^47
 830         for(ret = 0x100000; ret < (1ULL << 47); ret += KERNEL_STACK_SIZE)
 831         {
 832                 if( MM_GetPhysAddr(ret) == 0 )  break;
 833         }
 834         if( ret >= (1ULL << 47) ) {
 835                 Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 836                 return 0;
 837         }
 838
 839         // #3 Map all save the last page in the range
 840         //    - This acts as as guard page, and doesn't cost us anything.
 841         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000 - 1; i ++ )
 842         {
 843                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 844                 if(!phys) {
 845                         // TODO: Clean up
 846                         Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack - Unable to allocate page");
 847                         return 0;
 848                 }
 849                 MM_MapEx(ret + i*0x1000, phys, 1, 0);
 850         }
 851
 852         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 853
 854         return ret + i*0x1000;
 855 }
 856
 857 /**
 858  * \brief Allocate a new kernel stack
 859  */
 860 tVAddr MM_NewKStack(void)
 861 {
 862         tVAddr  base = MM_KSTACK_BASE;
 863         Uint    i;
 864         for( ; base < MM_KSTACK_TOP; base += KERNEL_STACK_SIZE )
 865         {
 866                 if(MM_GetPhysAddr(base) != 0)
 867                         continue;
 868
 869                 //Log("MM_NewKStack: Found one at %p", base + KERNEL_STACK_SIZE);
 870                 for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE; i += 0x1000)
 871                 {
 872                         if( !MM_Allocate(base+i) )
 873                         {
 874                                 Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - Allocation failed");
 875                                 for( i -= 0x1000; i; i -= 0x1000)
 876                                         MM_Deallocate(base+i);
 877                                 return 0;
 878                         }
 879                 }
 880
 881                 return base + KERNEL_STACK_SIZE;
 882         }
 883         Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - No address space left\n");
 884         return 0;
 885 }