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 #define VIRT_BITS       48
  15
  16 #define PML4_SHIFT      39
  17 #define PDP_SHIFT       30
  18 #define PDIR_SHIFT      21
  19 #define PTAB_SHIFT      12
  20
  21 #define PADDR_MASK      0x7FFFFFFF##FFFFF000
  22 #define PAGE_MASK       ((1LL << 36)-1)
  23 #define TABLE_MASK      ((1LL << 27)-1)
  24 #define PDP_MASK        ((1LL << 18)-1)
  25 #define PML4_MASK       ((1LL << 9)-1)
  26
  27 #define PF_PRESENT      0x001
  28 #define PF_WRITE        0x002
  29 #define PF_USER         0x004
  30 #define PF_LARGE        0x000
  31 #define PF_COW          0x200
  32 #define PF_PAGED        0x400
  33 #define PF_NX           0x80000000##00000000
  34
  35 // === MACROS ===
  36 #define PAGETABLE(idx)  (*((Uint64*)MM_FRACTAL_BASE+((idx)&PAGE_MASK)))
  37 #define PAGEDIR(idx)    PAGETABLE((MM_FRACTAL_BASE>>12)+((idx)&TABLE_MASK))
  38 #define PAGEDIRPTR(idx) PAGEDIR((MM_FRACTAL_BASE>>21)+((idx)&PDP_MASK))
  39 #define PAGEMAPLVL4(idx)        PAGEDIRPTR((MM_FRACTAL_BASE>>30)+((idx)&PML4_MASK))
  40
  41 #define TMPCR3()        PAGEMAPLVL4(MM_TMPFRAC_BASE>>39)
  42 #define TMPTABLE(idx)   (*((Uint64*)MM_TMPFRAC_BASE+((idx)&PAGE_MASK)))
  43 #define TMPDIR(idx)     PAGETABLE((MM_TMPFRAC_BASE>>12)+((idx)&TABLE_MASK))
  44 #define TMPDIRPTR(idx)  PAGEDIR((MM_TMPFRAC_BASE>>21)+((idx)&PDP_MASK))
  45 #define TMPMAPLVL4(idx) PAGEDIRPTR((MM_TMPFRAC_BASE>>30)+((idx)&PML4_MASK))
  46
  47 #define INVLPG(__addr)  __asm__ __volatile__ ("invlpg (%0)"::"r"(__addr))
  48 #define INVLPG_ALL()    __asm__ __volatile__ ("mov %cr3,%rax;\n\tmov %rax,%cr3;")
  49 #define INVLPG_GLOBAL() __asm__ __volatile__ ("mov %cr4,%rax;\n\txorl $0x80, %eax;\n\tmov %rax,%cr4;\n\txorl $0x80, %eax;\n\tmov %rax,%cr4")
  50
  51 // === CONSTS ===
  52 //tPAddr        * const gaPageTable = MM_FRACTAL_BASE;
  53
  54 // === IMPORTS ===
  55 extern void     Error_Backtrace(Uint IP, Uint BP);
  56 extern tPAddr   gInitialPML4[512];
  57 extern void     Threads_SegFault(tVAddr Addr);
  58
  59 // === PROTOTYPES ===
  60 void    MM_InitVirt(void);
  61 //void  MM_FinishVirtualInit(void);
  62 void    MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs);
  63 void    MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End);
  64  int    MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer);
  65  int    MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge);
  66 // int  MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr);
  67 void    MM_Unmap(tVAddr VAddr);
  68 void    MM_ClearUser(void);
  69  int    MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags);
  70
  71 // === GLOBALS ===
  72 tMutex  glMM_TempFractalLock;
  73
  74 // === CODE ===
  75 void MM_InitVirt(void)
  76 {
  77         MM_DumpTables(0, -1L);
  78 }
  79
  80 void MM_FinishVirtualInit(void)
  81 {
  82         PAGEMAPLVL4(0) = 0;
  83 }
  84
  85 /**
  86  * \brief Called on a page fault
  87  */
  88 void MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs)
  89 {
  90         // TODO: Implement Copy-on-Write
  91         #if 0
  92         if( gaPageDir  [Addr>>22] & PF_PRESENT
  93          && gaPageTable[Addr>>12] & PF_PRESENT
  94          && gaPageTable[Addr>>12] & PF_COW )
  95         {
  96                 tPAddr  paddr;
  97                 if(MM_GetRefCount( gaPageTable[Addr>>12] & PADDR_MASK ) == 1)
  98                 {
  99                         gaPageTable[Addr>>12] &= ~PF_COW;
 100                         gaPageTable[Addr>>12] |= PF_PRESENT|PF_WRITE;
 101                 }
 102                 else
 103                 {
 104                         //Log("MM_PageFault: COW - MM_DuplicatePage(0x%x)", Addr);
 105                         paddr = MM_DuplicatePage( Addr );
 106                         MM_DerefPhys( gaPageTable[Addr>>12] & PADDR_MASK );
 107                         gaPageTable[Addr>>12] &= PF_USER;
 108                         gaPageTable[Addr>>12] |= paddr|PF_PRESENT|PF_WRITE;
 109                 }
 110
 111                 INVLPG( Addr & ~0xFFF );
 112                 return;
 113         }
 114         #endif
 115
 116         // If it was a user, tell the thread handler
 117         if(ErrorCode & 4) {
 118                 Warning("User %s %s memory%s",
 119                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 120                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 121                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 122                         );
 123                 Warning("User Pagefault: Instruction at %04x:%p accessed %p",
 124                         Regs->CS, Regs->RIP, Addr);
 125                 __asm__ __volatile__ ("sti");   // Restart IRQs
 126                 Threads_SegFault(Addr);
 127                 return ;
 128         }
 129
 130         // Kernel #PF
 131         Debug_KernelPanic();
 132         // -- Check Error Code --
 133         if(ErrorCode & 8)
 134                 Warning("Reserved Bits Trashed!");
 135         else
 136         {
 137                 Warning("Kernel %s %s memory%s",
 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                         {
 195                                 Log("%016llx => %013llx : 0x%6llx (%c%c%c%c)",
 196                                         CANOICAL(rangeStart),
 197                                         PAGETABLE(rangeStart>>12) & PADDR_MASK,
 198                                         curPos - rangeStart,
 199                                         (expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 200                                         (expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 201                                         (expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 202                                         (expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 203                                         );
 204                                 expected = CHANGEABLE_BITS;
 205                         }
 206                         if( !(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT) ) {
 207                                 page += (1 << 27) - 1;
 208                                 curPos += (1L << 39) - 0x1000;
 209                                 //Debug("pml4 ent unset (page = 0x%x now)", page);
 210                                 continue;
 211                         }
 212                         if( !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT) ) {
 213                                 page += (1 << 18) - 1;
 214                                 curPos += (1L << 30) - 0x1000;
 215                                 //Debug("pdp ent unset (page = 0x%x now)", page);
 216                                 continue;
 217                         }
 218                         if( !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT) ) {
 219                                 page += (1 << 9) - 1;
 220                                 curPos += (1L << 21) - 0x1000;
 221                                 //Debug("pd ent unset (page = 0x%x now)", page);
 222                                 continue;
 223                         }
 224                         if( !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT) )   continue;
 225
 226                         expected = (PAGETABLE(page) & MASK);
 227                         rangeStart = curPos;
 228                 }
 229                 if(expected != CHANGEABLE_BITS)
 230                         expected += 0x1000;
 231         }
 232
 233         if(expected != CHANGEABLE_BITS) {
 234                 Log("%016llx => %013llx : 0x%6llx (%c%c%c%c)",
 235                         CANOICAL(rangeStart),
 236                         PAGETABLE(rangeStart>>12) & PADDR_MASK,
 237                         curPos - rangeStart,
 238                         (expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 239                         (expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 240                         (expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 241                         (expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 242                         );
 243                 expected = 0;
 244         }
 245         #undef CANOICAL
 246 }
 247
 248 /**
 249  * \brief Get a pointer to a page entry
 250  * \param Addr  Virtual Address
 251  * \param bTemp Use the Temporary fractal mapping
 252  * \param bAllocate     Allocate entries
 253  * \param bLargePage    Request a large page
 254  * \param Pointer       Location to place the calculated pointer
 255  * \return Page size, or -ve on error
 256  */
 257 int MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer)
 258 {
 259         tPAddr  *pmlevels[4];
 260         tPAddr  tmp;
 261         const int       ADDR_SIZES[] = {39, 30, 21, 12};
 262         const int       nADDR_SIZES = sizeof(ADDR_SIZES)/sizeof(ADDR_SIZES[0]);
 263          int    i;
 264
 265         #define BITMASK(bits)   ( (1LL << (bits))-1 )
 266
 267         if( bTemp )
 268         {
 269                 pmlevels[3] = &TMPTABLE(0);     // Page Table
 270                 pmlevels[2] = &TMPDIR(0);       // PDIR
 271                 pmlevels[1] = &TMPDIRPTR(0);    // PDPT
 272                 pmlevels[0] = &TMPMAPLVL4(0);   // PML4
 273         }
 274         else
 275         {
 276                 pmlevels[3] = (void*)MM_FRACTAL_BASE;   // Page Table
 277                 pmlevels[2] = &pmlevels[3][(MM_FRACTAL_BASE>>12)&BITMASK(VIRT_BITS-12)];        // PDIR
 278                 pmlevels[1] = &pmlevels[2][(MM_FRACTAL_BASE>>21)&BITMASK(VIRT_BITS-21)];        // PDPT
 279                 pmlevels[0] = &pmlevels[1][(MM_FRACTAL_BASE>>30)&BITMASK(VIRT_BITS-30)];        // PML4
 280         }
 281
 282         // Mask address
 283         Addr &= (1ULL << 48)-1;
 284
 285         for( i = 0; i < nADDR_SIZES-1; i ++ )
 286         {
 287 //              INVLPG( &pmlevels[i][ (Addr >> ADDR_SIZES[i]) &
 288
 289                 // Check for a large page
 290                 if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) == 0 && bLargePage )
 291                 {
 292                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 293                         return ADDR_SIZES[i];
 294                 }
 295                 // Allocate an entry if required
 296                 if( !(pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & 1) )
 297                 {
 298                         if( !bAllocate )        return -4;      // If allocation is not requested, error
 299                         if( !(tmp = MM_AllocPhys()) )   return -2;
 300                         pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] = tmp | 3;
 301                         if( Addr < 0x800000000000 )
 302                                 pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] |= PF_USER;
 303                         INVLPG( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ] );
 304                         memset( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ], 0, 0x1000 );
 305                         LOG("Init PML%i ent 0x%x %p with %P", 4 - i,
 306                                 Addr>>ADDR_SIZES[i],
 307                                 (Addr>>ADDR_SIZES[i])<<ADDR_SIZES[i], tmp);
 308                 }
 309                 // Catch large pages
 310                 else if( pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & PF_LARGE )
 311                 {
 312                         // Alignment
 313                         if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) != 0 ) return -3;
 314                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 315                         return ADDR_SIZES[i];   // Large page warning
 316                 }
 317         }
 318
 319         // And, set the page table entry
 320         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 321         return ADDR_SIZES[i];
 322 }
 323
 324 /**
 325  * \brief Map a physical page to a virtual one
 326  * \param VAddr Target virtual address
 327  * \param PAddr Physical address of page
 328  * \param bTemp Use tempoary mappings
 329  * \param bLarge        Treat as a large page
 330  */
 331 int MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge)
 332 {
 333         tPAddr  *ent;
 334          int    rv;
 335
 336         ENTER("xVAddr xPAddr", VAddr, PAddr);
 337
 338         // Get page pointer (Allow allocating)
 339         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, bTemp, 1, bLarge, &ent);
 340         if(rv < 0)      LEAVE_RET('i', 0);
 341
 342         if( *ent & 1 )  LEAVE_RET('i', 0);
 343
 344         *ent = PAddr | 3;
 345
 346         if( VAddr < 0x800000000000 )
 347                 *ent |= PF_USER;
 348
 349         INVLPG( VAddr );
 350
 351         LEAVE('i', 1);
 352         return 1;
 353 }
 354
 355 /**
 356  * \brief Map a physical page to a virtual one
 357  * \param VAddr Target virtual address
 358  * \param PAddr Physical address of page
 359  */
 360 int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
 361 {
 362         return MM_MapEx(VAddr, PAddr, 0, 0);
 363 }
 364
 365 /**
 366  * \brief Removed a mapped page
 367  */
 368 void MM_Unmap(tVAddr VAddr)
 369 {
 370         // Check PML4
 371         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )   return ;
 372         // Check PDP
 373         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )    return ;
 374         // Check Page Dir
 375         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )       return ;
 376
 377         PAGETABLE(VAddr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 378         INVLPG( VAddr );
 379 }
 380
 381 /**
 382  * \brief Allocate a block of memory at the specified virtual address
 383  */
 384 tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 385 {
 386         tPAddr  ret;
 387
 388         ENTER("xVAddr", VAddr);
 389
 390         // Ensure the tables are allocated before the page (keeps things neat)
 391         MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 1, 0, NULL);
 392
 393         // Allocate the page
 394         ret = MM_AllocPhys();
 395         LOG("ret = %x", ret);
 396         if(!ret)        LEAVE_RET('i', 0);
 397
 398         if( !MM_Map(VAddr, ret) )
 399         {
 400                 Warning("MM_Allocate: Unable to map. Strange, we should have errored earlier");
 401                 MM_DerefPhys(ret);
 402                 LEAVE('i');
 403                 return 0;
 404         }
 405
 406         LEAVE('X', ret);
 407         return ret;
 408 }
 409
 410 /**
 411  * \brief Deallocate a page at a virtual address
 412  */
 413 void MM_Deallocate(tVAddr VAddr)
 414 {
 415         tPAddr  phys;
 416
 417         phys = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 418         if(!phys)       return ;
 419
 420         MM_Unmap(VAddr);
 421
 422         MM_DerefPhys(phys);
 423 }
 424
 425 /**
 426  * \brief Get the page table entry of a virtual address
 427  * \param Addr  Virtual Address
 428  * \param Phys  Location to put the physical address
 429  * \param Flags Flags on the entry (set to zero if unmapped)
 430  * \return Size of the entry (in address bits) - 12 = 4KiB page
 431  */
 432 int MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags)
 433 {
 434         tPAddr  *ptr;
 435          int    ret;
 436
 437         if(!Phys || !Flags)     return 0;
 438
 439         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 440         if( ret < 0 )   return 0;
 441
 442         *Phys = *ptr & PADDR_MASK;
 443         *Flags = *ptr & 0xFFF;
 444         return ret;
 445 }
 446
 447 /**
 448  * \brief Get the physical address of a virtual location
 449  */
 450 tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 451 {
 452         tPAddr  *ptr;
 453          int    ret;
 454
 455         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 456         if( ret < 0 )   return 0;
 457
 458         if( !(*ptr & 1) )       return 0;
 459
 460         return (*ptr & PADDR_MASK) | (Addr & 0xFFF);
 461 }
 462
 463 /**
 464  * \brief Sets the flags on a page
 465  */
 466 void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 467 {
 468         tPAddr  *ent;
 469          int    rv;
 470
 471         // Get pointer
 472         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 473         if(rv < 0)      return ;
 474
 475         // Ensure the entry is valid
 476         if( !(*ent & 1) )       return ;
 477
 478         // Read-Only
 479         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 480         {
 481                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 482                         *ent &= ~PF_WRITE;
 483                 }
 484                 else {
 485                         *ent |= PF_WRITE;
 486                 }
 487         }
 488
 489         // Kernel
 490         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 491         {
 492                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 493                         *ent &= ~PF_USER;
 494                 }
 495                 else {
 496                         *ent |= PF_USER;
 497                 }
 498         }
 499
 500         // Copy-On-Write
 501         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 502         {
 503                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 504                         *ent &= ~PF_WRITE;
 505                         *ent |= PF_COW;
 506                 }
 507                 else {
 508                         *ent &= ~PF_COW;
 509                         *ent |= PF_WRITE;
 510                 }
 511         }
 512
 513         // Execute
 514         if( Mask & MM_PFLAG_EXEC )
 515         {
 516                 if( Flags & MM_PFLAG_EXEC ) {
 517                         *ent &= ~PF_NX;
 518                 }
 519                 else {
 520                         *ent |= PF_NX;
 521                 }
 522         }
 523 }
 524
 525 /**
 526  * \brief Get the flags applied to a page
 527  */
 528 Uint MM_GetFlags(tVAddr VAddr)
 529 {
 530         tPAddr  *ent;
 531          int    rv, ret = 0;
 532
 533         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 534         if(rv < 0)      return 0;
 535
 536         if( !(*ent & 1) )       return 0;
 537
 538         // Read-Only
 539         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 540         // Kernel
 541         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 542         // Copy-On-Write
 543         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 544         // Execute
 545         if( !(*ent & PF_NX) )   ret |= MM_PFLAG_EXEC;
 546
 547         return ret;
 548 }
 549
 550 // --- Hardware Mappings ---
 551 /**
 552  * \brief Map a range of hardware pages
 553  */
 554 tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
 555 {
 556         tVAddr  ret;
 557          int    num;
 558
 559         //TODO: Add speedups (memory of first possible free)
 560         for( ret = MM_HWMAP_BASE; ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 561         {
 562                 for( num = Number; num -- && ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 563                 {
 564                         if( MM_GetPhysAddr(ret) != 0 )  break;
 565                 }
 566                 if( num >= 0 )  continue;
 567
 568                 PAddr += 0x1000 * Number;
 569
 570                 while( Number -- )
 571                 {
 572                         ret -= 0x1000;
 573                         PAddr -= 0x1000;
 574                         MM_Map(ret, PAddr);
 575                 }
 576
 577                 return ret;
 578         }
 579
 580         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapHWPages");
 581         return 0;
 582 }
 583
 584 /**
 585  * \brief Free a range of hardware pages
 586  */
 587 void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
 588 {
 589 //      Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_UnmapHWPages");
 590         while( Number -- )
 591         {
 592                 MM_Unmap(VAddr);
 593                 VAddr += 0x1000;
 594         }
 595 }
 596
 597
 598 /**
 599  * \fn tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 600  * \brief Allocates DMA physical memory
 601  * \param Pages Number of pages required
 602  * \param MaxBits       Maximum number of bits the physical address can have
 603  * \param PhysAddr      Pointer to the location to place the physical address allocated
 604  * \return Virtual address allocate
 605  */
 606 tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 607 {
 608         tPAddr  phys;
 609         tVAddr  ret;
 610
 611         // Sanity Check
 612         if(MaxBits < 12 || !PhysAddr)   return 0;
 613
 614         // Fast Allocate
 615         if(Pages == 1 && MaxBits >= PHYS_BITS)
 616         {
 617                 phys = MM_AllocPhys();
 618                 *PhysAddr = phys;
 619                 ret = MM_MapHWPages(phys, 1);
 620                 if(ret == 0) {
 621                         MM_DerefPhys(phys);
 622                         return 0;
 623                 }
 624                 return ret;
 625         }
 626
 627         // Slow Allocate
 628         phys = MM_AllocPhysRange(Pages, MaxBits);
 629         // - Was it allocated?
 630         if(phys == 0)   return 0;
 631
 632         // Allocated successfully, now map
 633         ret = MM_MapHWPages(phys, Pages);
 634         if( ret == 0 ) {
 635                 // If it didn't map, free then return 0
 636                 for(;Pages--;phys+=0x1000)
 637                         MM_DerefPhys(phys);
 638                 return 0;
 639         }
 640
 641         *PhysAddr = phys;
 642         return ret;
 643 }
 644
 645 // --- Tempory Mappings ---
 646 tVAddr MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 647 {
 648         const int max_slots = (MM_TMPMAP_END - MM_TMPMAP_BASE) / PAGE_SIZE;
 649         tVAddr  ret = MM_TMPMAP_BASE;
 650          int    i;
 651
 652         for( i = 0; i < max_slots; i ++, ret += PAGE_SIZE )
 653         {
 654                 tPAddr  *ent;
 655                 if( MM_GetPageEntryPtr( ret, 0, 1, 0, &ent) < 0 ) {
 656                         continue ;
 657                 }
 658
 659                 if( *ent & 1 )
 660                         continue ;
 661
 662                 *ent = PAddr | 3;
 663                 return ret;
 664         }
 665         return 0;
 666 }
 667
 668 void MM_FreeTemp(tVAddr VAddr)
 669 {
 670         MM_Deallocate(VAddr);
 671         return ;
 672 }
 673
 674
 675 // --- Address Space Clone --
 676 tPAddr MM_Clone(void)
 677 {
 678         tPAddr  ret;
 679          int    i;
 680         tVAddr  kstackbase;
 681
 682         // tThread->KernelStack is the top
 683         // There is 1 guard page below the stack
 684         kstackbase = Proc_GetCurThread()->KernelStack - KERNEL_STACK_SIZE + 0x1000;
 685
 686         Log("MM_Clone: kstackbase = %p", kstackbase);
 687
 688         // #1 Create a copy of the PML4
 689         ret = MM_AllocPhys();
 690         if(!ret)        return 0;
 691
 692         // #2 Alter the fractal pointer
 693         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 694         TMPCR3() = ret | 3;
 695         INVLPG_ALL();
 696
 697         // #3 Set Copy-On-Write to all user pages
 698         for( i = 0; i < 256; i ++)
 699         {
 700                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 701 //              Log_Debug("MM", "TMPMAPLVL4(%i) = 0x%016llx", i, TMPMAPLVL4(i));
 702                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 703                 {
 704                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 705                         TMPMAPLVL4(i) |= PF_COW;
 706                         TMPMAPLVL4(i) &= ~PF_WRITE;
 707                 }
 708         }
 709
 710         // #4 Map in kernel pages
 711         for( i = 256; i < 512; i ++ )
 712         {
 713                 // Skip addresses:
 714                 // 320 0xFFFFA....      - Kernel Stacks
 715                 if( i == 320 )  continue;
 716                 // 509 0xFFFFFE0..      - Fractal mapping
 717                 if( i == 508 )  continue;
 718                 // 510 0xFFFFFE8..      - Temp fractal mapping
 719                 if( i == 509 )  continue;
 720
 721                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 722                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 723                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 724         }
 725
 726         // #5 Set fractal mapping
 727         TMPMAPLVL4(508) = ret | 3;
 728         TMPMAPLVL4(509) = 0;    // Temp
 729
 730         // #6 Create kernel stack (-1 to account for the guard)
 731         TMPMAPLVL4(320) = 0;
 732         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000-1; i ++ )
 733         {
 734                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 735                 tVAddr  tmpmapping;
 736                 MM_MapEx(kstackbase+i*0x1000, phys, 1, 0);
 737
 738                 tmpmapping = MM_MapTemp(phys);
 739                 memcpy((void*)tmpmapping, (void*)(kstackbase+i*0x1000), 0x1000);
 740                 MM_FreeTemp(tmpmapping);
 741         }
 742
 743 //      MAGIC_BREAK();
 744
 745         // #7 Return
 746         TMPCR3() = 0;
 747         INVLPG_ALL();
 748         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 749         Log("MM_Clone: RETURN %P\n", ret);
 750         return ret;
 751 }
 752
 753 void MM_ClearUser(void)
 754 {
 755         tVAddr  addr = 0;
 756          int    pml4, pdpt, pd, pt;
 757
 758         for( pml4 = 0; pml4 < 256; pml4 ++ )
 759         {
 760                 // Catch an un-allocated PML4 entry
 761                 if( !(PAGEMAPLVL4(pml4) & 1) ) {
 762                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 763                         continue ;
 764                 }
 765
 766                 // Catch a large COW
 767                 if( (PAGEMAPLVL4(pml4) & PF_COW) ) {
 768                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 769                 }
 770                 else
 771                 {
 772                         // TODO: Large pages
 773
 774                         // Child entries
 775                         for( pdpt = 0; pdpt < 512; pdpt ++ )
 776                         {
 777                                 // Unallocated
 778                                 if( !(PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & 1) ) {
 779                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 780                                         continue;
 781                                 }
 782
 783                                 // Catch a large COW
 784                                 if( (PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PF_COW) ) {
 785                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 786                                 }
 787                                 else {
 788                                         // Child entries
 789                                         for( pd = 0; pd < 512; pd ++ )
 790                                         {
 791                                                 // Unallocated PDir entry
 792                                                 if( !(PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & 1) ) {
 793                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 794                                                         continue;
 795                                                 }
 796
 797                                                 // COW Page Table
 798                                                 if( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PF_COW ) {
 799                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 800                                                 }
 801                                                 else
 802                                                 {
 803                                                         // TODO: Catch large pages
 804
 805                                                         // Child entries
 806                                                         for( pt = 0; pt < 512; pt ++ )
 807                                                         {
 808                                                                 // Free page
 809                                                                 if( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & 1 ) {
 810                                                                         MM_DerefPhys( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & PADDR_MASK );
 811                                                                         PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 812                                                                 }
 813                                                                 addr += 1ULL << 12;
 814                                                         }
 815                                                 }
 816                                                 // Free page table
 817                                                 MM_DerefPhys( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PADDR_MASK );
 818                                                 PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) = 0;
 819                                         }
 820                                 }
 821                                 // Free page directory
 822                                 MM_DerefPhys( PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PADDR_MASK );
 823                                 PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) = 0;
 824                         }
 825                 }
 826                 // Free page directory pointer table (PML4 entry)
 827                 MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(pml4) & PADDR_MASK );
 828                 PAGEMAPLVL4(pml4) = 0;
 829         }
 830 }
 831
 832 tVAddr MM_NewWorkerStack(void)
 833 {
 834         tVAddr  ret;
 835          int    i;
 836
 837         // #1 Set temp fractal to PID0
 838         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 839         TMPCR3() = ((tPAddr)gInitialPML4 - KERNEL_BASE) | 3;
 840
 841         // #2 Scan for a free stack addresss < 2^47
 842         for(ret = 0x100000; ret < (1ULL << 47); ret += KERNEL_STACK_SIZE)
 843         {
 844                 if( MM_GetPhysAddr(ret) == 0 )  break;
 845         }
 846         if( ret >= (1ULL << 47) ) {
 847                 Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 848                 return 0;
 849         }
 850
 851         // #3 Map all save the last page in the range
 852         //    - This acts as as guard page, and doesn't cost us anything.
 853         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000 - 1; i ++ )
 854         {
 855                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 856                 if(!phys) {
 857                         // TODO: Clean up
 858                         Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack - Unable to allocate page");
 859                         return 0;
 860                 }
 861                 MM_MapEx(ret + i*0x1000, phys, 1, 0);
 862         }
 863
 864         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 865
 866         return ret + i*0x1000;
 867 }
 868
 869 /**
 870  * \brief Allocate a new kernel stack
 871  */
 872 tVAddr MM_NewKStack(void)
 873 {
 874         tVAddr  base = MM_KSTACK_BASE;
 875         Uint    i;
 876         for( ; base < MM_KSTACK_TOP; base += KERNEL_STACK_SIZE )
 877         {
 878                 if(MM_GetPhysAddr(base) != 0)
 879                         continue;
 880
 881                 //Log("MM_NewKStack: Found one at %p", base + KERNEL_STACK_SIZE);
 882                 for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE; i += 0x1000)
 883                 {
 884                         if( !MM_Allocate(base+i) )
 885                         {
 886                                 Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - Allocation failed");
 887                                 for( i -= 0x1000; i; i -= 0x1000)
 888                                         MM_Deallocate(base+i);
 889                                 return 0;
 890                         }
 891                 }
 892
 893                 return base + KERNEL_STACK_SIZE;
 894         }
 895         Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - No address space left\n");
 896         return 0;
 897 }