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        0x080
  31 #define PF_GLOBAL       0x100
  32 #define PF_COW          0x200
  33 #define PF_PAGED        0x400
  34 #define PF_NX           0x80000000##00000000
  35
  36 // === MACROS ===
  37 #define PAGETABLE(idx)  (*((Uint64*)MM_FRACTAL_BASE+((idx)&PAGE_MASK)))
  38 #define PAGEDIR(idx)    PAGETABLE((MM_FRACTAL_BASE>>12)+((idx)&TABLE_MASK))
  39 #define PAGEDIRPTR(idx) PAGEDIR((MM_FRACTAL_BASE>>21)+((idx)&PDP_MASK))
  40 #define PAGEMAPLVL4(idx)        PAGEDIRPTR((MM_FRACTAL_BASE>>30)+((idx)&PML4_MASK))
  41
  42 #define TMPCR3()        PAGEMAPLVL4(MM_TMPFRAC_BASE>>39)
  43 #define TMPTABLE(idx)   (*((Uint64*)MM_TMPFRAC_BASE+((idx)&PAGE_MASK)))
  44 #define TMPDIR(idx)     PAGETABLE((MM_TMPFRAC_BASE>>12)+((idx)&TABLE_MASK))
  45 #define TMPDIRPTR(idx)  PAGEDIR((MM_TMPFRAC_BASE>>21)+((idx)&PDP_MASK))
  46 #define TMPMAPLVL4(idx) PAGEDIRPTR((MM_TMPFRAC_BASE>>30)+((idx)&PML4_MASK))
  47
  48 #define INVLPG(__addr)  __asm__ __volatile__ ("invlpg (%0)"::"r"(__addr))
  49 #define INVLPG_ALL()    __asm__ __volatile__ ("mov %cr3,%rax;\n\tmov %rax,%cr3;")
  50 #define INVLPG_GLOBAL() __asm__ __volatile__ ("mov %cr4,%rax;\n\txorl $0x80, %eax;\n\tmov %rax,%cr4;\n\txorl $0x80, %eax;\n\tmov %rax,%cr4")
  51
  52 // === CONSTS ===
  53 //tPAddr        * const gaPageTable = MM_FRACTAL_BASE;
  54
  55 // === IMPORTS ===
  56 extern void     Error_Backtrace(Uint IP, Uint BP);
  57 extern tPAddr   gInitialPML4[512];
  58 extern void     Threads_SegFault(tVAddr Addr);
  59 extern char     _UsertextBase[];
  60
  61 // === PROTOTYPES ===
  62 void    MM_InitVirt(void);
  63 //void  MM_FinishVirtualInit(void);
  64 void    MM_int_ClonePageEnt( Uint64 *Ent, void *NextLevel, tVAddr Addr, int bTable );
  65  int    MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs);
  66 void    MM_int_DumpTablesEnt(tVAddr RangeStart, size_t Length, tPAddr Expected);
  67 void    MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End);
  68  int    MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer);
  69  int    MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge);
  70 // int  MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr);
  71 void    MM_Unmap(tVAddr VAddr);
  72 void    MM_int_ClearTableLevel(tVAddr VAddr, int LevelBits, int MaxEnts);
  73 void    MM_ClearUser(void);
  74  int    MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags);
  75
  76 // === GLOBALS ===
  77 tMutex  glMM_TempFractalLock;
  78 tPAddr  gMM_ZeroPage;
  79
  80 // === CODE ===
  81 void MM_InitVirt(void)
  82 {
  83 //      Log_Debug("MMVirt", "&PAGEMAPLVL4(0) = %p", &PAGEMAPLVL4(0));
  84 //      MM_DumpTables(0, -1L);
  85 }
  86
  87 void MM_FinishVirtualInit(void)
  88 {
  89         PAGEMAPLVL4(0) = 0;
  90 }
  91
  92 /**
  93  * \brief Clone a page from an entry
  94  * \param Ent   Pointer to the entry in the PML4/PDP/PD/PT
  95  * \param NextLevel     Pointer to contents of the entry
  96  * \param Addr  Dest address
  97  * \note Used in COW
  98  */
  99 void MM_int_ClonePageEnt( Uint64 *Ent, void *NextLevel, tVAddr Addr, int bTable )
 100 {
 101         tPAddr  curpage = *Ent & PADDR_MASK;
 102         if( MM_GetRefCount( curpage ) <= 0 ) {
 103                 Log_KernelPanic("MMVirt", "Page %P still marked COW, but unreferenced", curpage);
 104         }
 105         if( MM_GetRefCount( curpage ) == 1 )
 106         {
 107                 *Ent &= ~PF_COW;
 108                 *Ent |= PF_PRESENT|PF_WRITE;
 109 //              Log_Debug("MMVirt", "COW ent at %p (%p) only %P", Ent, NextLevel, curpage);
 110         }
 111         else
 112         {
 113                 void    *tmp;
 114                 tPAddr  paddr;
 115
 116                 if( !(paddr = MM_AllocPhys()) ) {
 117                         Threads_SegFault(Addr);
 118                         return ;
 119                 }
 120
 121                 ASSERT(paddr != curpage);
 122
 123                 tmp = (void*)MM_MapTemp(paddr);
 124                 memcpy( tmp, NextLevel, 0x1000 );
 125                 MM_FreeTemp( (tVAddr)tmp );
 126
 127 //              Log_Debug("MMVirt", "COW ent at %p (%p) from %P to %P", Ent, NextLevel, curpage, paddr);
 128
 129                 MM_DerefPhys( curpage );
 130                 *Ent &= PF_USER;
 131                 *Ent |= paddr|PF_PRESENT|PF_WRITE;
 132         }
 133         INVLPG( (tVAddr)NextLevel );
 134
 135         // Mark COW on pages
 136         if(bTable)
 137         {
 138                 Uint64  *dp = NextLevel;
 139                  int    i;
 140                 for( i = 0; i < 512; i ++ )
 141                 {
 142                         if( !(dp[i] & PF_PRESENT) )     continue;
 143                         MM_RefPhys( dp[i] & PADDR_MASK );
 144                         if( dp[i] & PF_WRITE ) {
 145                                 dp[i] &= ~PF_WRITE;
 146                                 dp[i] |= PF_COW;
 147                         }
 148                 }
 149         }
 150 }
 151
 152 /*
 153  * \brief Called on a page fault
 154  */
 155 int MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs)
 156 {
 157         // TODO: Implement Copy-on-Write
 158         #if 1
 159         if( PAGEMAPLVL4(Addr>>39) & PF_PRESENT
 160          && PAGEDIRPTR (Addr>>30) & PF_PRESENT
 161          && PAGEDIR    (Addr>>21) & PF_PRESENT
 162          && PAGETABLE  (Addr>>12) & PF_PRESENT )
 163         {
 164                 // PML4 Entry
 165                 if( PAGEMAPLVL4(Addr>>39) & PF_COW )
 166                 {
 167                         tPAddr  *dp = &PAGEDIRPTR((Addr>>39)*512);
 168                         MM_int_ClonePageEnt( &PAGEMAPLVL4(Addr>>39), dp, Addr, 1 );
 169 //                      MM_DumpTables(Addr>>39 << 39, (((Addr>>39) + 1) << 39) - 1);
 170                 }
 171                 // PDP Entry
 172                 if( PAGEDIRPTR(Addr>>30) & PF_COW )
 173                 {
 174                         tPAddr  *dp = &PAGEDIR( (Addr>>30)*512 );
 175                         MM_int_ClonePageEnt( &PAGEDIRPTR(Addr>>30), dp, Addr, 1 );
 176 //                      MM_DumpTables(Addr>>30 << 30, (((Addr>>30) + 1) << 30) - 1);
 177                 }
 178                 // PD Entry
 179                 if( PAGEDIR(Addr>>21) & PF_COW )
 180                 {
 181                         tPAddr  *dp = &PAGETABLE( (Addr>>21)*512 );
 182                         MM_int_ClonePageEnt( &PAGEDIR(Addr>>21), dp, Addr, 1 );
 183 //                      MM_DumpTables(Addr>>21 << 21, (((Addr>>21) + 1) << 21) - 1);
 184                 }
 185                 // PT Entry
 186                 if( PAGETABLE(Addr>>12) & PF_COW )
 187                 {
 188                         MM_int_ClonePageEnt( &PAGETABLE(Addr>>12), (void*)(Addr & ~0xFFF), Addr, 0 );
 189                         INVLPG( Addr & ~0xFFF );
 190                         return 0;
 191                 }
 192         }
 193         #endif
 194
 195         // If it was a user, tell the thread handler
 196         if(ErrorCode & 4) {
 197                 Warning("User %s %s memory%s",
 198                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 199                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 200                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 201                         );
 202                 Warning("User Pagefault: Instruction at %04x:%p accessed %p",
 203                         Regs->CS, Regs->RIP, Addr);
 204                 __asm__ __volatile__ ("sti");   // Restart IRQs
 205                 Error_Backtrace(Regs->RIP, Regs->RBP);
 206                 Threads_SegFault(Addr);
 207                 return 0;
 208         }
 209
 210         // Kernel #PF
 211         Debug_KernelPanic();
 212         // -- Check Error Code --
 213         if(ErrorCode & 8)
 214                 Warning("Reserved Bits Trashed!");
 215         else
 216         {
 217                 Warning("Kernel %s %s memory%s",
 218                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 219                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 220                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 221                         );
 222         }
 223
 224         Log("Thread %i - Code at %p accessed %p", Threads_GetTID(), Regs->RIP, Addr);
 225         // Print Stack Backtrace
 226         Error_Backtrace(Regs->RIP, Regs->RBP);
 227
 228         MM_DumpTables(0, -1);
 229
 230         return 1;
 231 }
 232
 233 void MM_int_DumpTablesEnt(tVAddr RangeStart, size_t Length, tPAddr Expected)
 234 {
 235         #define CANOICAL(addr)  ((addr)&0x800000000000?(addr)|0xFFFF000000000000:(addr))
 236         LogF("%016llx => ", CANOICAL(RangeStart));
 237 //      LogF("%6llx %6llx %6llx %016llx => ",
 238 //              MM_GetPhysAddr( (tVAddr)&PAGEDIRPTR(RangeStart>>30) ),
 239 //              MM_GetPhysAddr( (tVAddr)&PAGEDIR(RangeStart>>21) ),
 240 //              MM_GetPhysAddr( (tVAddr)&PAGETABLE(RangeStart>>12) ),
 241 //              CANOICAL(RangeStart)
 242 //              );
 243         if( gMM_ZeroPage && (PAGETABLE(RangeStart>>12) & PADDR_MASK) == gMM_ZeroPage )
 244                 LogF("%13s", "zero" );
 245         else
 246                 LogF("%13llx", PAGETABLE(RangeStart>>12) & PADDR_MASK );
 247         LogF(" : 0x%6llx (%c%c%c%c)\r\n",
 248                 Length,
 249                 (Expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 250                 (Expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 251                 (Expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 252                 (Expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 253                 );
 254         #undef CANOICAL
 255 }
 256
 257 /**
 258  * \brief Dumps the layout of the page tables
 259  */
 260 void MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End)
 261 {
 262         const tPAddr    CHANGEABLE_BITS = ~(PF_PRESENT|PF_WRITE|PF_USER|PF_COW|PF_PAGED) & 0xFFF;
 263         const tPAddr    MASK = ~CHANGEABLE_BITS;        // Physical address and access bits
 264         tVAddr  rangeStart = 0;
 265         tPAddr  expected = CHANGEABLE_BITS;     // CHANGEABLE_BITS is used because it's not a vaild value
 266         tVAddr  curPos;
 267         Uint    page;
 268
 269         Log("Table Entries: (%p to %p)", Start, End);
 270
 271         End &= (1L << 48) - 1;
 272
 273         Start >>= 12;   End >>= 12;
 274
 275         for(page = Start, curPos = Start<<12;
 276                 page < End;
 277                 curPos += 0x1000, page++)
 278         {
 279                 //Debug("&PAGEMAPLVL4(%i page>>27) = %p", page>>27, &PAGEMAPLVL4(page>>27));
 280                 //Debug("&PAGEDIRPTR(%i page>>18) = %p", page>>18, &PAGEDIRPTR(page>>18));
 281                 //Debug("&PAGEDIR(%i page>>9) = %p", page>>9, &PAGEDIR(page>>9));
 282                 //Debug("&PAGETABLE(%i page) = %p", page, &PAGETABLE(page));
 283
 284                 // End of a range
 285                 if(!(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT)
 286                 || !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT)
 287                 || !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT)
 288                 || !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT)
 289                 || (PAGETABLE(page) & MASK) != expected)
 290                 {
 291                         if(expected != CHANGEABLE_BITS)
 292                         {
 293                                 MM_int_DumpTablesEnt( rangeStart, curPos - rangeStart, expected );
 294                                 expected = CHANGEABLE_BITS;
 295                         }
 296
 297                         if( curPos == 0x800000000000L )
 298                                 curPos = 0xFFFF800000000000L;
 299
 300                         if( !(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT) ) {
 301                                 page += (1 << 27) - 1;
 302                                 curPos += (1L << 39) - 0x1000;
 303                                 continue;
 304                         }
 305                         if( !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT) ) {
 306                                 page += (1 << 18) - 1;
 307                                 curPos += (1L << 30) - 0x1000;
 308                                 continue;
 309                         }
 310                         if( !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT) ) {
 311                                 page += (1 << 9) - 1;
 312                                 curPos += (1L << 21) - 0x1000;
 313                                 continue;
 314                         }
 315                         if( !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT) )   continue;
 316
 317                         expected = (PAGETABLE(page) & MASK);
 318                         rangeStart = curPos;
 319                 }
 320                 if(gMM_ZeroPage && (expected & PADDR_MASK) == gMM_ZeroPage )
 321                         expected = expected;
 322                 else if(expected != CHANGEABLE_BITS)
 323                         expected += 0x1000;
 324         }
 325
 326         if(expected != CHANGEABLE_BITS) {
 327                 MM_int_DumpTablesEnt( rangeStart, curPos - rangeStart, expected );
 328                 expected = 0;
 329         }
 330 }
 331
 332 /**
 333  * \brief Get a pointer to a page entry
 334  * \param Addr  Virtual Address
 335  * \param bTemp Use the Temporary fractal mapping
 336  * \param bAllocate     Allocate entries
 337  * \param bLargePage    Request a large page
 338  * \param Pointer       Location to place the calculated pointer
 339  * \return Page size, or -ve on error
 340  */
 341 int MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer)
 342 {
 343         tPAddr  *pmlevels[4];
 344         tPAddr  tmp;
 345          int    i, size;
 346
 347         #define BITMASK(bits)   ( (1LL << (bits))-1 )
 348
 349         if( bTemp )
 350         {
 351                 pmlevels[3] = &TMPTABLE(0);     // Page Table
 352                 pmlevels[2] = &TMPDIR(0);       // PDIR
 353                 pmlevels[1] = &TMPDIRPTR(0);    // PDPT
 354                 pmlevels[0] = &TMPMAPLVL4(0);   // PML4
 355         }
 356         else
 357         {
 358                 pmlevels[3] = (void*)MM_FRACTAL_BASE;   // Page Table
 359                 pmlevels[2] = &pmlevels[3][(MM_FRACTAL_BASE>>12)&BITMASK(VIRT_BITS-12)];        // PDIR
 360                 pmlevels[1] = &pmlevels[2][(MM_FRACTAL_BASE>>21)&BITMASK(VIRT_BITS-21)];        // PDPT
 361                 pmlevels[0] = &pmlevels[1][(MM_FRACTAL_BASE>>30)&BITMASK(VIRT_BITS-30)];        // PML4
 362         }
 363
 364         // Mask address
 365         Addr &= (1ULL << 48)-1;
 366
 367         for( size = 39, i = 0; size > 12; size -= 9, i ++ )
 368         {
 369                 Uint64  *ent = &pmlevels[i][Addr >> size];
 370 //              INVLPG( &pmlevels[i][ (Addr >> ADDR_SIZES[i]) &
 371
 372                 // Check for a free large page slot
 373                 // TODO: Better support with selectable levels
 374                 if( (Addr & ((1ULL << size)-1)) == 0 && bLargePage )
 375                 {
 376                         if(Pointer)     *Pointer = ent;
 377                         return size;
 378                 }
 379                 // Allocate an entry if required
 380                 if( !(*ent & PF_PRESENT) )
 381                 {
 382                         if( !bAllocate )        return -4;      // If allocation is not requested, error
 383                         if( !(tmp = MM_AllocPhys()) )   return -2;
 384                         *ent = tmp | 3;
 385                         if( Addr < 0x800000000000 )
 386                                 *ent |= PF_USER;
 387                         INVLPG( &pmlevels[i+1][ (Addr>>size)*512 ] );
 388                         memset( &pmlevels[i+1][ (Addr>>size)*512 ], 0, 0x1000 );
 389                         LOG("Init PML%i ent 0x%x %p with %P", 4 - i,
 390                                 Addr>>size, (Addr>>size) << size, tmp);
 391                 }
 392                 // Catch large pages
 393                 else if( *ent & PF_LARGE )
 394                 {
 395                         // Alignment
 396                         if( (Addr & ((1ULL << size)-1)) != 0 )  return -3;
 397                         if(Pointer)     *Pointer = ent;
 398                         return size;    // Large page warning
 399                 }
 400         }
 401
 402         // And, set the page table entry
 403         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> size];
 404         return size;
 405 }
 406
 407 /**
 408  * \brief Map a physical page to a virtual one
 409  * \param VAddr Target virtual address
 410  * \param PAddr Physical address of page
 411  * \param bTemp Use tempoary mappings
 412  * \param bLarge        Treat as a large page
 413  */
 414 int MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge)
 415 {
 416         tPAddr  *ent;
 417          int    rv;
 418
 419         ENTER("pVAddr PPAddr", VAddr, PAddr);
 420
 421         // Get page pointer (Allow allocating)
 422         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, bTemp, 1, bLarge, &ent);
 423         if(rv < 0)      LEAVE_RET('i', 0);
 424
 425         if( *ent & 1 )  LEAVE_RET('i', 0);
 426
 427         *ent = PAddr | 3;
 428
 429         if( VAddr < 0x800000000000 )
 430                 *ent |= PF_USER;
 431
 432         INVLPG( VAddr );
 433
 434         LEAVE('i', 1);
 435         return 1;
 436 }
 437
 438 /**
 439  * \brief Map a physical page to a virtual one
 440  * \param VAddr Target virtual address
 441  * \param PAddr Physical address of page
 442  */
 443 int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
 444 {
 445         return MM_MapEx(VAddr, PAddr, 0, 0);
 446 }
 447
 448 /**
 449  * \brief Removed a mapped page
 450  */
 451 void MM_Unmap(tVAddr VAddr)
 452 {
 453         // Check PML4
 454         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )   return ;
 455         // Check PDP
 456         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )    return ;
 457         // Check Page Dir
 458         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )       return ;
 459
 460         PAGETABLE(VAddr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 461         INVLPG( VAddr );
 462 }
 463
 464 /**
 465  * \brief Allocate a block of memory at the specified virtual address
 466  */
 467 tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 468 {
 469         tPAddr  ret;
 470
 471         ENTER("xVAddr", VAddr);
 472
 473         // Ensure the tables are allocated before the page (keeps things neat)
 474         MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 1, 0, NULL);
 475
 476         // Allocate the page
 477         ret = MM_AllocPhys();
 478         LOG("ret = %x", ret);
 479         if(!ret)        LEAVE_RET('i', 0);
 480
 481         if( !MM_Map(VAddr, ret) )
 482         {
 483                 Warning("MM_Allocate: Unable to map. Strange, we should have errored earlier");
 484                 MM_DerefPhys(ret);
 485                 LEAVE('i');
 486                 return 0;
 487         }
 488
 489         LEAVE('X', ret);
 490         return ret;
 491 }
 492
 493 tPAddr MM_AllocateZero(tVAddr VAddr)
 494 {
 495         tPAddr  ret = gMM_ZeroPage;
 496
 497         MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 1, 0, NULL);
 498
 499         if(!gMM_ZeroPage) {
 500                 ret = gMM_ZeroPage = MM_AllocPhys();
 501                 MM_RefPhys(ret);        // Don't free this please
 502                 MM_Map(VAddr, ret);
 503                 memset((void*)VAddr, 0, 0x1000);
 504         }
 505         else {
 506                 MM_Map(VAddr, ret);
 507         }
 508         MM_RefPhys(ret);        // Refernce for this map
 509         MM_SetFlags(VAddr, MM_PFLAG_COW, MM_PFLAG_COW);
 510         return ret;
 511 }
 512
 513 /**
 514  * \brief Deallocate a page at a virtual address
 515  */
 516 void MM_Deallocate(tVAddr VAddr)
 517 {
 518         tPAddr  phys;
 519
 520         phys = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 521         if(!phys)       return ;
 522
 523         MM_Unmap(VAddr);
 524
 525         MM_DerefPhys(phys);
 526 }
 527
 528 /**
 529  * \brief Get the page table entry of a virtual address
 530  * \param Addr  Virtual Address
 531  * \param Phys  Location to put the physical address
 532  * \param Flags Flags on the entry (set to zero if unmapped)
 533  * \return Size of the entry (in address bits) - 12 = 4KiB page
 534  */
 535 int MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags)
 536 {
 537         tPAddr  *ptr;
 538          int    ret;
 539
 540         if(!Phys || !Flags)     return 0;
 541
 542         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 543         if( ret < 0 )   return 0;
 544
 545         *Phys = *ptr & PADDR_MASK;
 546         *Flags = *ptr & 0xFFF;
 547         return ret;
 548 }
 549
 550 /**
 551  * \brief Get the physical address of a virtual location
 552  */
 553 tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 554 {
 555         tPAddr  *ptr;
 556          int    ret;
 557
 558         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 559         if( ret < 0 )   return 0;
 560
 561         if( !(*ptr & 1) )       return 0;
 562
 563         return (*ptr & PADDR_MASK) | (Addr & 0xFFF);
 564 }
 565
 566 /**
 567  * \brief Sets the flags on a page
 568  */
 569 void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 570 {
 571         tPAddr  *ent;
 572          int    rv;
 573
 574         // Get pointer
 575         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 576         if(rv < 0)      return ;
 577
 578         // Ensure the entry is valid
 579         if( !(*ent & 1) )       return ;
 580
 581         // Read-Only
 582         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 583         {
 584                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 585                         *ent &= ~PF_WRITE;
 586                 }
 587                 else {
 588                         *ent |= PF_WRITE;
 589                 }
 590         }
 591
 592         // Kernel
 593         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 594         {
 595                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 596                         *ent &= ~PF_USER;
 597                 }
 598                 else {
 599                         *ent |= PF_USER;
 600                 }
 601         }
 602
 603         // Copy-On-Write
 604         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 605         {
 606                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 607                         *ent &= ~PF_WRITE;
 608                         *ent |= PF_COW;
 609                 }
 610                 else {
 611                         *ent &= ~PF_COW;
 612                         *ent |= PF_WRITE;
 613                 }
 614         }
 615
 616         // Execute
 617         if( Mask & MM_PFLAG_EXEC )
 618         {
 619                 if( Flags & MM_PFLAG_EXEC ) {
 620                         *ent &= ~PF_NX;
 621                 }
 622                 else {
 623                         *ent |= PF_NX;
 624                 }
 625         }
 626 }
 627
 628 /**
 629  * \brief Get the flags applied to a page
 630  */
 631 Uint MM_GetFlags(tVAddr VAddr)
 632 {
 633         tPAddr  *ent;
 634          int    rv, ret = 0;
 635
 636         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 637         if(rv < 0)      return 0;
 638
 639         if( !(*ent & 1) )       return 0;
 640
 641         // Read-Only
 642         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 643         // Kernel
 644         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 645         // Copy-On-Write
 646         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 647         // Execute
 648         if( !(*ent & PF_NX) )   ret |= MM_PFLAG_EXEC;
 649
 650         return ret;
 651 }
 652
 653 // --- Hardware Mappings ---
 654 /**
 655  * \brief Map a range of hardware pages
 656  */
 657 tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
 658 {
 659         tVAddr  ret;
 660          int    num;
 661
 662         //TODO: Add speedups (memory of first possible free)
 663         for( ret = MM_HWMAP_BASE; ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 664         {
 665                 for( num = Number; num -- && ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 666                 {
 667                         if( MM_GetPhysAddr(ret) != 0 )  break;
 668                 }
 669                 if( num >= 0 )  continue;
 670
 671 //              Log_Debug("MMVirt", "Mapping %i pages to %p (base %P)", Number, ret-Number*0x1000, PAddr);
 672
 673                 PAddr += 0x1000 * Number;
 674
 675                 while( Number -- )
 676                 {
 677                         ret -= 0x1000;
 678                         PAddr -= 0x1000;
 679                         MM_Map(ret, PAddr);
 680                         MM_RefPhys(PAddr);
 681                 }
 682
 683                 return ret;
 684         }
 685
 686         Log_Error("MM", "MM_MapHWPages - No space for %i pages", Number);
 687         return 0;
 688 }
 689
 690 /**
 691  * \brief Free a range of hardware pages
 692  */
 693 void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
 694 {
 695 //      Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_UnmapHWPages");
 696         while( Number -- )
 697         {
 698                 MM_DerefPhys( MM_GetPhysAddr(VAddr) );
 699                 MM_Unmap(VAddr);
 700                 VAddr += 0x1000;
 701         }
 702 }
 703
 704
 705 /**
 706  * \fn tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 707  * \brief Allocates DMA physical memory
 708  * \param Pages Number of pages required
 709  * \param MaxBits       Maximum number of bits the physical address can have
 710  * \param PhysAddr      Pointer to the location to place the physical address allocated
 711  * \return Virtual address allocate
 712  */
 713 tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 714 {
 715         tPAddr  phys;
 716         tVAddr  ret;
 717
 718         // Sanity Check
 719         if(MaxBits < 12 || !PhysAddr)   return 0;
 720
 721         // Fast Allocate
 722         if(Pages == 1 && MaxBits >= PHYS_BITS)
 723         {
 724                 phys = MM_AllocPhys();
 725                 *PhysAddr = phys;
 726                 ret = MM_MapHWPages(phys, 1);
 727                 MM_DerefPhys(phys);
 728                 return ret;
 729         }
 730
 731         // Slow Allocate
 732         phys = MM_AllocPhysRange(Pages, MaxBits);
 733         // - Was it allocated?
 734         if(phys == 0)   return 0;
 735
 736         // Allocated successfully, now map
 737         ret = MM_MapHWPages(phys, Pages);
 738         // MapHWPages references the pages, so deref them back down to 1
 739         for(;Pages--;phys+=0x1000)
 740                 MM_DerefPhys(phys);
 741         if( ret == 0 ) {
 742                 // If it didn't map, free then return 0
 743                 return 0;
 744         }
 745
 746         *PhysAddr = phys;
 747         return ret;
 748 }
 749
 750 // --- Tempory Mappings ---
 751 tVAddr MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 752 {
 753         const int max_slots = (MM_TMPMAP_END - MM_TMPMAP_BASE) / PAGE_SIZE;
 754         tVAddr  ret = MM_TMPMAP_BASE;
 755          int    i;
 756
 757         for( i = 0; i < max_slots; i ++, ret += PAGE_SIZE )
 758         {
 759                 tPAddr  *ent;
 760                 if( MM_GetPageEntryPtr( ret, 0, 1, 0, &ent) < 0 ) {
 761                         continue ;
 762                 }
 763
 764                 if( *ent & 1 )
 765                         continue ;
 766
 767                 *ent = PAddr | 3;
 768                 MM_RefPhys(PAddr);
 769                 INVLPG(ret);
 770                 return ret;
 771         }
 772         return 0;
 773 }
 774
 775 void MM_FreeTemp(tVAddr VAddr)
 776 {
 777         MM_Deallocate(VAddr);
 778         return ;
 779 }
 780
 781
 782 // --- Address Space Clone --
 783 tPAddr MM_Clone(void)
 784 {
 785         tPAddr  ret;
 786          int    i;
 787         tVAddr  kstackbase;
 788
 789         // #1 Create a copy of the PML4
 790         ret = MM_AllocPhys();
 791         if(!ret)        return 0;
 792
 793         // #2 Alter the fractal pointer
 794         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 795         TMPCR3() = ret | 3;
 796         INVLPG_ALL();
 797
 798         // #3 Set Copy-On-Write to all user pages
 799         for( i = 0; i < 256; i ++)
 800         {
 801                 if( PAGEMAPLVL4(i) & PF_WRITE ) {
 802                         PAGEMAPLVL4(i) |= PF_COW;
 803                         PAGEMAPLVL4(i) &= ~PF_WRITE;
 804                 }
 805
 806                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 807 //              Log_Debug("MM", "TMPMAPLVL4(%i) = 0x%016llx", i, TMPMAPLVL4(i));
 808                 if( !(TMPMAPLVL4(i) & PF_PRESENT) )     continue ;
 809
 810                 MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 811         }
 812
 813         // #4 Map in kernel pages
 814         for( i = 256; i < 512; i ++ )
 815         {
 816                 // Skip addresses:
 817                 // 320 0xFFFFA....      - Kernel Stacks
 818                 if( i == 320 )  continue;
 819                 // 509 0xFFFFFE0..      - Fractal mapping
 820                 if( i == 508 )  continue;
 821                 // 510 0xFFFFFE8..      - Temp fractal mapping
 822                 if( i == 509 )  continue;
 823
 824                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 825                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 826                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 827         }
 828
 829         // Mark Per-Process data as COW
 830         TMPMAPLVL4(MM_PPD_BASE>>39) |= PF_COW;
 831         TMPMAPLVL4(MM_PPD_BASE>>39) &= ~PF_WRITE;
 832
 833         // #5 Set fractal mapping
 834         TMPMAPLVL4(MM_FRACTAL_BASE>>39) = ret | 3;      // Main
 835         TMPMAPLVL4(MM_TMPFRAC_BASE>>39) = 0;    // Temp
 836
 837         // #6 Create kernel stack
 838         //  tThread->KernelStack is the top
 839         //  There is 1 guard page below the stack
 840         kstackbase = Proc_GetCurThread()->KernelStack - KERNEL_STACK_SIZE;
 841
 842         // Clone stack
 843         TMPMAPLVL4(MM_KSTACK_BASE >> PML4_SHIFT) = 0;
 844         for( i = 1; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000; i ++ )
 845         {
 846                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 847                 tVAddr  tmpmapping;
 848                 MM_MapEx(kstackbase+i*0x1000, phys, 1, 0);
 849
 850                 tmpmapping = MM_MapTemp(phys);
 851                 if( MM_GetPhysAddr( kstackbase+i*0x1000 ) )
 852                         memcpy((void*)tmpmapping, (void*)(kstackbase+i*0x1000), 0x1000);
 853                 else
 854                         memset((void*)tmpmapping, 0, 0x1000);
 855 //              if( i == 0xF )
 856 //                      Debug_HexDump("MM_Clone: *tmpmapping = ", (void*)tmpmapping, 0x1000);
 857                 MM_FreeTemp(tmpmapping);
 858         }
 859
 860 //      MAGIC_BREAK();
 861
 862         // #7 Return
 863         TMPCR3() = 0;
 864         INVLPG_ALL();
 865         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 866 //      Log("MM_Clone: RETURN %P", ret);
 867         return ret;
 868 }
 869
 870 void MM_int_ClearTableLevel(tVAddr VAddr, int LevelBits, int MaxEnts)
 871 {
 872         Uint64  * const table_bases[] = {&PAGETABLE(0), &PAGEDIR(0), &PAGEDIRPTR(0), &PAGEMAPLVL4(0)};
 873         Uint64  *table = table_bases[(LevelBits-12)/9] + (VAddr >> LevelBits);
 874          int    i;
 875 //      Log("MM_int_ClearTableLevel: (VAddr=%p, LevelBits=%i, MaxEnts=%i)", VAddr, LevelBits, MaxEnts);
 876         for( i = 0; i < MaxEnts; i ++ )
 877         {
 878                 // Skip non-present tables
 879                 if( !(table[i] & PF_PRESENT) ) {
 880                         table[i] = 0;
 881                         continue ;
 882                 }
 883
 884                 if( (table[i] & PF_COW) && MM_GetRefCount(table[i] & PADDR_MASK) > 1 ) {
 885                         MM_DerefPhys(table[i] & PADDR_MASK);
 886                         table[i] = 0;
 887                         continue ;
 888                 }
 889                 // Clear table contents (if it is a table)
 890                 if( LevelBits > 12 )
 891                         MM_int_ClearTableLevel(VAddr + ((tVAddr)i << LevelBits), LevelBits-9, 512);
 892                 MM_DerefPhys(table[i] & PADDR_MASK);
 893                 table[i] = 0;
 894         }
 895 }
 896
 897 void MM_ClearUser(void)
 898 {
 899         MM_int_ClearTableLevel(0, 39, 256);
 900 }
 901
 902 tVAddr MM_NewWorkerStack(void *StackData, size_t StackSize)
 903 {
 904         tVAddr  ret;
 905          int    i;
 906
 907         // #1 Set temp fractal to PID0
 908         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 909         TMPCR3() = ((tPAddr)gInitialPML4 - KERNEL_BASE) | 3;
 910
 911         // #2 Scan for a free stack addresss < 2^47
 912         for(ret = 0x100000; ret < (1ULL << 47); ret += KERNEL_STACK_SIZE)
 913         {
 914                 tPAddr  *ptr;
 915                 if( MM_GetPageEntryPtr(ret, 1, 0, 0, &ptr) <= 0 )       break;
 916                 if( !(*ptr & 1) )       break;
 917         }
 918         if( ret >= (1ULL << 47) ) {
 919                 Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 920                 return 0;
 921         }
 922
 923         // #3 Map all save the last page in the range
 924         //    - This acts as as guard page, and doesn't cost us anything.
 925         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000 - 1; i ++ )
 926         {
 927                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 928                 if(!phys) {
 929                         // TODO: Clean up
 930                         Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack - Unable to allocate page");
 931                         return 0;
 932                 }
 933                 MM_MapEx(ret + i*0x1000, phys, 1, 0);
 934         }
 935
 936         if( StackSize > 0x1000 ) {
 937                 Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack: StackSize(0x%x) > 0x1000, cbf handling", StackSize);
 938         }
 939         else {
 940                 tPAddr  *ptr, paddr;
 941                 tVAddr  tmp_addr;
 942                 MM_GetPageEntryPtr(ret + i*0x1000, 1, 0, 0, &ptr);
 943                 paddr = *ptr & ~0xFFF;
 944                 tmp_addr = MM_MapTemp(paddr);
 945                 memcpy( (void*)(tmp_addr + (0x1000 - StackSize)), StackData, StackSize );
 946                 MM_FreeTemp(tmp_addr);
 947         }
 948
 949         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 950
 951         return ret + i*0x1000;
 952 }
 953
 954 /**
 955  * \brief Allocate a new kernel stack
 956  */
 957 tVAddr MM_NewKStack(void)
 958 {
 959         tVAddr  base = MM_KSTACK_BASE;
 960         Uint    i;
 961         for( ; base < MM_KSTACK_TOP; base += KERNEL_STACK_SIZE )
 962         {
 963                 if(MM_GetPhysAddr(base+KERNEL_STACK_SIZE-0x1000) != 0)
 964                         continue;
 965
 966                 //Log("MM_NewKStack: Found one at %p", base + KERNEL_STACK_SIZE);
 967                 for( i = 0x1000; i < KERNEL_STACK_SIZE; i += 0x1000)
 968                 {
 969                         if( !MM_Allocate(base+i) )
 970                         {
 971                                 Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - Allocation failed");
 972                                 for( i -= 0x1000; i; i -= 0x1000)
 973                                         MM_Deallocate(base+i);
 974                                 return 0;
 975                         }
 976                 }
 977
 978                 return base + KERNEL_STACK_SIZE;
 979         }
 980         Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - No address space left\n");
 981         return 0;
 982 }