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)  (*((tPAddr*)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)   (*((tPAddr*)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 = 0xFF8;
 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(
 188                         !(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT)
 189                 ||      !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT)
 190                 ||      !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT)
 191                 ||  !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT)
 192                 ||  (PAGETABLE(page) & MASK) != expected)
 193                 {
 194                         if(expected != CHANGEABLE_BITS) {
 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         if( bTemp )
 266         {
 267                 pmlevels[3] = &TMPTABLE(0);     // Page Table
 268                 pmlevels[2] = &TMPDIR(0);       // PDIR
 269                 pmlevels[1] = &TMPDIRPTR(0);    // PDPT
 270                 pmlevels[0] = &TMPMAPLVL4(0);   // PML4
 271         }
 272         else
 273         {
 274                 pmlevels[3] = (void*)MM_FRACTAL_BASE;   // Page Table
 275                 pmlevels[2] = &pmlevels[3][(MM_FRACTAL_BASE>>12)&PAGE_MASK];    // PDIR
 276                 pmlevels[1] = &pmlevels[2][(MM_FRACTAL_BASE>>21)&TABLE_MASK];   // PDPT
 277                 pmlevels[0] = &pmlevels[1][(MM_FRACTAL_BASE>>30)&PDP_MASK];     // PML4
 278         }
 279
 280         // Mask address
 281         Addr &= (1ULL << 48)-1;
 282
 283         for( i = 0; i < nADDR_SIZES-1; i ++ )
 284         {
 285 //              INVLPG( &pmlevels[i][ (Addr >> ADDR_SIZES[i]) &
 286
 287                 // Check for a large page
 288                 if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) == 0 && bLargePage )
 289                 {
 290                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 291                         return ADDR_SIZES[i];
 292                 }
 293                 // Allocate an entry if required
 294                 if( !(pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & 1) )
 295                 {
 296                         if( !bAllocate )        return -4;      // If allocation is not requested, error
 297                         tmp = MM_AllocPhys();
 298                         if(!tmp)        return -2;
 299                         pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] = tmp | 3;
 300                         INVLPG( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ] );
 301                         memset( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ], 0, 0x1000 );
 302                 }
 303                 // Catch large pages
 304                 else if( pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & PF_LARGE )
 305                 {
 306                         // Alignment
 307                         if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) != 0 ) return -3;
 308                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 309                         return ADDR_SIZES[i];   // Large page warning
 310                 }
 311         }
 312
 313         // And, set the page table entry
 314         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 315         return ADDR_SIZES[i];
 316 }
 317
 318 /**
 319  * \brief Map a physical page to a virtual one
 320  * \param VAddr Target virtual address
 321  * \param PAddr Physical address of page
 322  * \param bTemp Use tempoary mappings
 323  * \param bLarge        Treat as a large page
 324  */
 325 int MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge)
 326 {
 327         tPAddr  *ent;
 328          int    rv;
 329
 330         ENTER("xVAddr xPAddr", VAddr, PAddr);
 331
 332         // Get page pointer (Allow allocating)
 333         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, bTemp, 1, bLarge, &ent);
 334         if(rv < 0)      LEAVE_RET('i', 0);
 335
 336         if( *ent & 1 )  LEAVE_RET('i', 0);
 337
 338         *ent = PAddr | 3;
 339
 340         INVLPG( VAddr );
 341
 342         LEAVE('i', 1);
 343         return 1;
 344 }
 345
 346 /**
 347  * \brief Map a physical page to a virtual one
 348  * \param VAddr Target virtual address
 349  * \param PAddr Physical address of page
 350  */
 351 int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
 352 {
 353         return MM_MapEx(VAddr, PAddr, 0, 0);
 354 }
 355
 356 /**
 357  * \brief Removed a mapped page
 358  */
 359 void MM_Unmap(tVAddr VAddr)
 360 {
 361         // Check PML4
 362         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )   return ;
 363         // Check PDP
 364         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )    return ;
 365         // Check Page Dir
 366         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )       return ;
 367
 368         PAGETABLE(VAddr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 369         INVLPG( VAddr );
 370 }
 371
 372 /**
 373  * \brief Allocate a block of memory at the specified virtual address
 374  */
 375 tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 376 {
 377         tPAddr  ret;
 378
 379         ENTER("xVAddr", VAddr);
 380
 381         // Ensure the tables are allocated before the page (keeps things neat)
 382         MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 1, 0, NULL);
 383
 384         // Allocate the page
 385         ret = MM_AllocPhys();
 386         LOG("ret = %x", ret);
 387         if(!ret)        LEAVE_RET('i', 0);
 388
 389         if( !MM_Map(VAddr, ret) )
 390         {
 391                 Warning("MM_Allocate: Unable to map. Strange, we should have errored earlier");
 392                 MM_DerefPhys(ret);
 393                 LEAVE('i');
 394                 return 0;
 395         }
 396
 397         LEAVE('X', ret);
 398         return ret;
 399 }
 400
 401 /**
 402  * \brief Deallocate a page at a virtual address
 403  */
 404 void MM_Deallocate(tVAddr VAddr)
 405 {
 406         tPAddr  phys;
 407
 408         phys = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 409         if(!phys)       return ;
 410
 411         MM_Unmap(VAddr);
 412
 413         MM_DerefPhys(phys);
 414 }
 415
 416 /**
 417  * \brief Get the page table entry of a virtual address
 418  * \param Addr  Virtual Address
 419  * \param Phys  Location to put the physical address
 420  * \param Flags Flags on the entry (set to zero if unmapped)
 421  * \return Size of the entry (in address bits) - 12 = 4KiB page
 422  */
 423 int MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags)
 424 {
 425         tPAddr  *ptr;
 426          int    ret;
 427
 428         if(!Phys || !Flags)     return 0;
 429
 430         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 431         if( ret < 0 )   return 0;
 432
 433         *Phys = *ptr & PADDR_MASK;
 434         *Flags = *ptr & 0xFFF;
 435         return ret;
 436 }
 437
 438 /**
 439  * \brief Get the physical address of a virtual location
 440  */
 441 tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 442 {
 443         tPAddr  *ptr;
 444          int    ret;
 445
 446         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 447         if( ret < 0 )   return 0;
 448
 449         return (*ptr & PADDR_MASK) | (Addr & 0xFFF);
 450 }
 451
 452 /**
 453  * \brief Sets the flags on a page
 454  */
 455 void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 456 {
 457         tPAddr  *ent;
 458          int    rv;
 459
 460         // Get pointer
 461         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 462         if(rv < 0)      return ;
 463
 464         // Ensure the entry is valid
 465         if( !(*ent & 1) )       return ;
 466
 467         // Read-Only
 468         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 469         {
 470                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 471                         *ent &= ~PF_WRITE;
 472                 }
 473                 else {
 474                         *ent |= PF_WRITE;
 475                 }
 476         }
 477
 478         // Kernel
 479         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 480         {
 481                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 482                         *ent &= ~PF_USER;
 483                 }
 484                 else {
 485                         *ent |= PF_USER;
 486                 }
 487         }
 488
 489         // Copy-On-Write
 490         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 491         {
 492                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 493                         *ent &= ~PF_WRITE;
 494                         *ent |= PF_COW;
 495                 }
 496                 else {
 497                         *ent &= ~PF_COW;
 498                         *ent |= PF_WRITE;
 499                 }
 500         }
 501
 502         // Execute
 503         if( Mask & MM_PFLAG_EXEC )
 504         {
 505                 if( Flags & MM_PFLAG_EXEC ) {
 506                         *ent &= ~PF_NX;
 507                 }
 508                 else {
 509                         *ent |= PF_NX;
 510                 }
 511         }
 512 }
 513
 514 /**
 515  * \brief Get the flags applied to a page
 516  */
 517 Uint MM_GetFlags(tVAddr VAddr)
 518 {
 519         tPAddr  *ent;
 520          int    rv, ret = 0;
 521
 522         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 523         if(rv < 0)      return 0;
 524
 525         if( !(*ent & 1) )       return 0;
 526
 527         // Read-Only
 528         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 529         // Kernel
 530         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 531         // Copy-On-Write
 532         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 533         // Execute
 534         if( !(*ent & PF_NX) )   ret |= MM_PFLAG_EXEC;
 535
 536         return ret;
 537 }
 538
 539 // --- Hardware Mappings ---
 540 /**
 541  * \brief Map a range of hardware pages
 542  */
 543 tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
 544 {
 545         tVAddr  ret;
 546          int    num;
 547
 548         //TODO: Add speedups (memory of first possible free)
 549         for( ret = MM_HWMAP_BASE; ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 550         {
 551                 for( num = Number; num -- && ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 552                 {
 553                         if( MM_GetPhysAddr(ret) != 0 )  break;
 554                 }
 555                 if( num >= 0 )  continue;
 556
 557                 PAddr += 0x1000 * Number;
 558
 559                 while( Number -- )
 560                 {
 561                         ret -= 0x1000;
 562                         PAddr -= 0x1000;
 563                         MM_Map(ret, PAddr);
 564                 }
 565
 566                 return ret;
 567         }
 568
 569         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapHWPages");
 570         return 0;
 571 }
 572
 573 /**
 574  * \brief Free a range of hardware pages
 575  */
 576 void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
 577 {
 578 //      Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_UnmapHWPages");
 579         while( Number -- )
 580         {
 581                 MM_Unmap(VAddr);
 582                 VAddr += 0x1000;
 583         }
 584 }
 585
 586
 587 /**
 588  * \fn tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 589  * \brief Allocates DMA physical memory
 590  * \param Pages Number of pages required
 591  * \param MaxBits       Maximum number of bits the physical address can have
 592  * \param PhysAddr      Pointer to the location to place the physical address allocated
 593  * \return Virtual address allocate
 594  */
 595 tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 596 {
 597         tPAddr  phys;
 598         tVAddr  ret;
 599
 600         // Sanity Check
 601         if(MaxBits < 12 || !PhysAddr)   return 0;
 602
 603         // Fast Allocate
 604         if(Pages == 1 && MaxBits >= PHYS_BITS)
 605         {
 606                 phys = MM_AllocPhys();
 607                 *PhysAddr = phys;
 608                 ret = MM_MapHWPages(phys, 1);
 609                 if(ret == 0) {
 610                         MM_DerefPhys(phys);
 611                         return 0;
 612                 }
 613                 return ret;
 614         }
 615
 616         // Slow Allocate
 617         phys = MM_AllocPhysRange(Pages, MaxBits);
 618         // - Was it allocated?
 619         if(phys == 0)   return 0;
 620
 621         // Allocated successfully, now map
 622         ret = MM_MapHWPages(phys, Pages);
 623         if( ret == 0 ) {
 624                 // If it didn't map, free then return 0
 625                 for(;Pages--;phys+=0x1000)
 626                         MM_DerefPhys(phys);
 627                 return 0;
 628         }
 629
 630         *PhysAddr = phys;
 631         return ret;
 632 }
 633
 634 // --- Tempory Mappings ---
 635 tVAddr MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 636 {
 637         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapTemp");
 638         return 0;
 639 }
 640
 641 void MM_FreeTemp(tVAddr VAddr)
 642 {
 643         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_FreeTemp");
 644         return ;
 645 }
 646
 647
 648 // --- Address Space Clone --
 649 tPAddr MM_Clone(void)
 650 {
 651         tPAddr  ret;
 652          int    i;
 653         tVAddr  kstackbase = Proc_GetCurThread()->KernelStack - KERNEL_STACK_SIZE + 0x1000;
 654
 655         // #1 Create a copy of the PML4
 656         ret = MM_AllocPhys();
 657         if(!ret)        return 0;
 658
 659         // #2 Alter the fractal pointer
 660         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 661         TMPCR3() = ret | 3;
 662         INVLPG_ALL();
 663
 664 //      Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_Clone");
 665
 666         // #3 Set Copy-On-Write to all user pages
 667         for( i = 0; i < 256; i ++)
 668         {
 669                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 670 //              Log_Debug("MM", "TMPMAPLVL4(%i) = 0x%016llx", i, TMPMAPLVL4(i));
 671                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 672                 {
 673                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 674                         TMPMAPLVL4(i) |= PF_COW;
 675                         TMPMAPLVL4(i) &= ~PF_WRITE;
 676                 }
 677         }
 678
 679         // #4 Map in kernel pages
 680         for( i = 256; i < 512; i ++ )
 681         {
 682                 // Skip addresses:
 683                 // 320 0xFFFFA....      - Kernel Stacks
 684                 if( i == 320 )  continue;
 685                 // 509 0xFFFFFE0..      - Fractal mapping
 686                 if( i == 509 )  continue;
 687                 // 510 0xFFFFFE8..      - Temp fractal mapping
 688                 if( i == 510 )  continue;
 689         }
 690
 691         // #5 Set fractal mapping
 692         TMPMAPLVL4(509) = ret | 3;
 693         TMPMAPLVL4(510) = 0;    // Temp
 694
 695         // #6 Create kernel stack
 696         TMPMAPLVL4(320) = 0;
 697         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000-1; i ++ )
 698         {
 699                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 700                 tVAddr  tmpmapping;
 701                 MM_MapEx(kstackbase+i*0x1000, phys, 1, 0);
 702
 703                 tmpmapping = MM_MapTemp(phys);
 704                 memcpy((void*)tmpmapping, (void*)(kstackbase+i*0x1000), 0x1000);
 705                 MM_FreeTemp(tmpmapping);
 706         }
 707
 708         // #7 Return
 709         TMPCR3() = 0;
 710         INVLPG_ALL();
 711         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 712         return ret;
 713 }
 714
 715 void MM_ClearUser(void)
 716 {
 717         tVAddr  addr = 0;
 718          int    pml4, pdpt, pd, pt;
 719
 720         for( pml4 = 0; pml4 < 256; pml4 ++ )
 721         {
 722                 // Catch an un-allocated PML4 entry
 723                 if( !(PAGEMAPLVL4(pml4) & 1) ) {
 724                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 725                         continue ;
 726                 }
 727
 728                 // Catch a large COW
 729                 if( (PAGEMAPLVL4(pml4) & PF_COW) ) {
 730                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 731                 }
 732                 else
 733                 {
 734                         // TODO: Large pages
 735
 736                         // Child entries
 737                         for( pdpt = 0; pdpt < 512; pdpt ++ )
 738                         {
 739                                 // Unallocated
 740                                 if( !(PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & 1) ) {
 741                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 742                                         continue;
 743                                 }
 744
 745                                 // Catch a large COW
 746                                 if( (PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PF_COW) ) {
 747                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 748                                 }
 749                                 else {
 750                                         // Child entries
 751                                         for( pd = 0; pd < 512; pd ++ )
 752                                         {
 753                                                 // Unallocated PDir entry
 754                                                 if( !(PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & 1) ) {
 755                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 756                                                         continue;
 757                                                 }
 758
 759                                                 // COW Page Table
 760                                                 if( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PF_COW ) {
 761                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 762                                                 }
 763                                                 else
 764                                                 {
 765                                                         // TODO: Catch large pages
 766
 767                                                         // Child entries
 768                                                         for( pt = 0; pt < 512; pt ++ )
 769                                                         {
 770                                                                 // Free page
 771                                                                 if( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & 1 ) {
 772                                                                         MM_DerefPhys( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & PADDR_MASK );
 773                                                                         PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 774                                                                 }
 775                                                                 addr += 1ULL << 12;
 776                                                         }
 777                                                 }
 778                                                 // Free page table
 779                                                 MM_DerefPhys( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PADDR_MASK );
 780                                                 PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) = 0;
 781                                         }
 782                                 }
 783                                 // Free page directory
 784                                 MM_DerefPhys( PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PADDR_MASK );
 785                                 PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) = 0;
 786                         }
 787                 }
 788                 // Free page directory pointer table (PML4 entry)
 789                 MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(pml4) & PADDR_MASK );
 790                 PAGEMAPLVL4(pml4) = 0;
 791         }
 792 }
 793
 794 tVAddr MM_NewWorkerStack(void)
 795 {
 796         tVAddr  ret;
 797          int    i;
 798
 799         // #1 Set temp fractal to PID0
 800         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 801         TMPCR3() = ((tPAddr)gInitialPML4 - KERNEL_BASE) | 3;
 802
 803         // #2 Scan for a free stack addresss < 2^47
 804         for(ret = 0x100000; ret < (1ULL << 47); ret += KERNEL_STACK_SIZE)
 805         {
 806                 if( MM_GetPhysAddr(ret) == 0 )  break;
 807         }
 808         if( ret >= (1ULL << 47) ) {
 809                 Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 810                 return 0;
 811         }
 812
 813         // #3 Map all save the last page in the range
 814         //    - This acts as as guard page, and doesn't cost us anything.
 815         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000 - 1; i ++ )
 816         {
 817                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 818                 if(!phys) {
 819                         // TODO: Clean up
 820                         Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack - Unable to allocate page");
 821                         return 0;
 822                 }
 823                 MM_MapEx(ret + i*0x1000, phys, 1, 0);
 824         }
 825
 826         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 827
 828         return ret + i*0x1000;
 829 }
 830
 831 /**
 832  * \brief Allocate a new kernel stack
 833  */
 834 tVAddr MM_NewKStack(void)
 835 {
 836         tVAddr  base = MM_KSTACK_BASE;
 837         Uint    i;
 838         for( ; base < MM_KSTACK_TOP; base += KERNEL_STACK_SIZE )
 839         {
 840                 if(MM_GetPhysAddr(base) != 0)
 841                         continue;
 842
 843                 //Log("MM_NewKStack: Found one at %p", base + KERNEL_STACK_SIZE);
 844                 for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE; i += 0x1000)
 845                 {
 846                         if( !MM_Allocate(base+i) )
 847                         {
 848                                 Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - Allocation failed");
 849                                 for( i -= 0x1000; i; i -= 0x1000)
 850                                         MM_Deallocate(base+i);
 851                                 return 0;
 852                         }
 853                 }
 854
 855                 return base + KERNEL_STACK_SIZE;
 856         }
 857         Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - No address space left\n");
 858         return 0;
 859 }