Kernel/arch/x86_64/mm_virt.c

   1 /*
   2  * Acess2 x86_64 Port
   3  *
   4  * Virtual Memory Manager
   5  */
   6 #include <acess.h>
   7 #include <mm_virt.h>
   8
   9 // === CONSTANTS ===
  10 #define PML4_SHIFT      39
  11 #define PDP_SHIFT       30
  12 #define PDIR_SHIFT      21
  13 #define PTAB_SHIFT      12
  14
  15 #define PADDR_MASK      0x7FFFFFFF##FFFFF000
  16
  17 #define PF_PRESENT      0x1
  18 #define PF_WRITE        0x2
  19 #define PF_USER         0x4
  20 #define PF_COW          0x200
  21 #define PF_PAGED        0x400
  22 #define PF_NX           0x80000000##00000000
  23
  24 // === MACROS ===
  25 #define PAGETABLE(idx)  (*((tPAddr*)MM_FRACTAL_BASE+(idx)))
  26 #define PAGEDIR(idx)    PAGETABLE((MM_FRACTAL_BASE>>12)+((idx)&0x7FFFFFF))
  27 #define PAGEDIRPTR(idx) PAGEDIR((MM_FRACTAL_BASE>>21)+((idx)&0x3FFFF))
  28 #define PAGEMAPLVL4(idx)        PAGEDIRPTR((MM_FRACTAL_BASE>>30)+((idx)&0x1FF))
  29
  30 // === GLOBALS ===
  31
  32 // === CODE ===
  33 void MM_InitVirt(void)
  34 {
  35
  36 }
  37
  38 /**
  39  * \brief Map a physical page to a virtual one
  40  */
  41 int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
  42 {
  43         tPAddr  tmp;
  44
  45         // Check PML4
  46         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )
  47         {
  48                 tmp = MM_AllocPhys();
  49                 if(!tmp)        return 0;
  50                 PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) = tmp | 3;
  51                 memset( &PAGEDIRPTR( (VAddr>>39)<<9 ), 0, 4096 );
  52         }
  53
  54         // Check PDP
  55         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )
  56         {
  57                 tmp = MM_AllocPhys();
  58                 if(!tmp)        return 0;
  59                 PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) = tmp | 3;
  60                 memset( &PAGEDIR( (VAddr>>30)<<9 ), 0, 4096 );
  61         }
  62
  63         // Check Page Dir
  64         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )
  65         {
  66                 tmp = MM_AllocPhys();
  67                 if(!tmp)        return 0;
  68                 PAGEDIR(VAddr >> 21) = tmp | 3;
  69                 memset( &PAGETABLE( (VAddr>>21)<<9 ), 0, 4096 );
  70         }
  71
  72         // Check if this virtual address is already mapped
  73         if( PAGETABLE(VAddr >> 12) & 1 )
  74                 return 0;
  75
  76         PAGETABLE(VAddr >> 12) = PAddr | 3;
  77
  78         return 1;
  79 }
  80
  81 /**
  82  * \brief Removed a mapped page
  83  */
  84 void MM_Unmap(tVAddr VAddr)
  85 {
  86         // Check PML4
  87         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )   return ;
  88         // Check PDP
  89         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )    return ;
  90         // Check Page Dir
  91         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )       return ;
  92
  93         PAGETABLE(VAddr >> 12) = 0;
  94 }
  95
  96 /**
  97  * \brief Allocate a block of memory at the specified virtual address
  98  */
  99 tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 100 {
 101         tPAddr  ret;
 102
 103         ret = MM_AllocPhys();
 104         if(!ret)        return 0;
 105
 106         if( !MM_Map(VAddr, ret) )
 107         {
 108                 MM_DerefPhys(ret);
 109                 return 0;
 110         }
 111
 112         return ret;
 113 }
 114
 115 void MM_Deallocate(tVAddr VAddr)
 116 {
 117         tPAddr  phys;
 118
 119         phys = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 120         if(!phys)       return ;
 121
 122         MM_Unmap(VAddr);
 123
 124         MM_DerefPhys(phys);
 125 }
 126
 127 /**
 128  * \brief Get the physical address of a virtual location
 129  */
 130 tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 131 {
 132         if( !(PAGEMAPLVL4(Addr >> 39) & 1) )
 133                 return 0;
 134         if( !(PAGEDIRPTR(Addr >> 30) & 1) )
 135                 return 0;
 136         if( !(PAGEDIR(Addr >> 21) & 1) )
 137                 return 0;
 138         if( !(PAGETABLE(Addr >> 12) & 1) )
 139                 return 0;
 140
 141         return (PAGETABLE(Addr >> 12) & ~0xFFF) | (Addr & 0xFFF);
 142 }
 143
 144 /**
 145  * \brief Sets the flags on a page
 146  */
 147 void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 148 {
 149         tPAddr  *ent;
 150
 151         // Validity Check
 152         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )
 153                 return ;
 154         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )
 155                 return ;
 156         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )
 157                 return ;
 158         if( !(PAGETABLE(VAddr >> 12) & 1) )
 159                 return ;
 160
 161         // Set Flags
 162         ent = &PAGETABLE(VAddr >> 12);
 163
 164         // Read-Only
 165         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 166         {
 167                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 168                         *ent &= ~PF_WRITE;
 169                 }
 170                 else {
 171                         *ent |= PF_WRITE;
 172                 }
 173         }
 174
 175         // Kernel
 176         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 177         {
 178                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 179                         *ent &= ~PF_USER;
 180                 }
 181                 else {
 182                         *ent |= PF_USER;
 183                 }
 184         }
 185
 186         // Copy-On-Write
 187         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 188         {
 189                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 190                         *ent &= ~PF_WRITE;
 191                         *ent |= PF_COW;
 192                 }
 193                 else {
 194                         *ent &= ~PF_COW;
 195                         *ent |= PF_WRITE;
 196                 }
 197         }
 198
 199         // Execute
 200         if( Mask & MM_PFLAG_EXEC )
 201         {
 202                 if( Flags & MM_PFLAG_EXEC ) {
 203                         *ent &= ~PF_NX;
 204                 }
 205                 else {
 206                         *ent |= PF_NX;
 207                 }
 208         }
 209 }
 210
 211 /**
 212  * \brief Get the flags applied to a page
 213  */
 214 Uint MM_GetFlags(tVAddr VAddr)
 215 {
 216         tPAddr  *ent;
 217         Uint    ret = 0;
 218
 219         // Validity Check
 220         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )
 221                 return 0;
 222         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )
 223                 return 0;
 224         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )
 225                 return 0;
 226         if( !(PAGETABLE(VAddr >> 12) & 1) )
 227                 return 0;
 228
 229         // Set Flags
 230         ent = &PAGETABLE(VAddr >> 12);
 231
 232         // Read-Only
 233         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 234         // Kernel
 235         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 236         // Copy-On-Write
 237         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 238         // Execute
 239         if( !(*ent & PF_NX) )   ret |= MM_PFLAG_EXEC;
 240
 241         return ret;
 242 }
 243
 244 // --- Hardware Mappings ---
 245 /**
 246  * \brief Map a range of hardware pages
 247  */
 248 tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
 249 {
 250         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapHWPages");
 251         return 0;
 252 }
 253
 254 /**
 255  * \brief Free a range of hardware pages
 256  */
 257 void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
 258 {
 259         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_UnmapHWPages");
 260 }
 261
 262 // --- Tempory Mappings ---
 263 tVAddr MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 264 {
 265         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapTemp");
 266         return 0;
 267 }
 268
 269 void MM_FreeTemp(tVAddr VAddr)
 270 {
 271         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_FreeTemp");
 272         return ;
 273 }
 274
 275
 276 // --- Address Space Clone --
 277 tPAddr MM_Clone(void)
 278 {
 279         tPAddr  ret;
 280
 281         // #1 Create a copy of the PML4
 282         ret = MM_AllocPhys();
 283         if(!ret)        return 0;
 284
 285         // #2 Alter the fractal pointer
 286         // #3 Set Copy-On-Write to all user pages
 287         // #4 Return
 288         return 0;
 289 }
 290
 291 void MM_ClearUser(void)
 292 {
 293         tVAddr  addr = 0;
 294         // #1 Traverse the structure < 2^47, Deref'ing all pages
 295         // #2 Free tables/dirs/pdps once they have been cleared
 296
 297         for( addr = 0; addr < 0x800000000000; )
 298         {
 299                 if( PAGEMAPLVL4(addr >> PML4_SHIFT) & 1 )
 300                 {
 301                         if( PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & 1 )
 302                         {
 303                                 if( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & 1 )
 304                                 {
 305                                         // Page
 306                                         if( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & 1 ) {
 307                                                 MM_DerefPhys( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & PADDR_MASK );
 308                                                 PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 309                                         }
 310                                         addr += 1 << PTAB_SHIFT;
 311                                         // Dereference the PDIR Entry
 312                                         if( (addr + (1 << PTAB_SHIFT)) >> PDIR_SHIFT != (addr >> PDIR_SHIFT) ) {
 313                                                 MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(addr >> PDIR_SHIFT) & PADDR_MASK );
 314                                                 PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) = 0;
 315                                         }
 316                                 }
 317                                 else {
 318                                         addr += 1 << PDIR_SHIFT;
 319                                         continue;
 320                                 }
 321                                 // Dereference the PDP Entry
 322                                 if( (addr + (1 << PDIR_SHIFT)) >> PDP_SHIFT != (addr >> PDP_SHIFT) ) {
 323                                         MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(addr >> PDP_SHIFT) & PADDR_MASK );
 324                                         PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) = 0;
 325                                 }
 326                         }
 327                         else {
 328                                 addr += 1 << PDP_SHIFT;
 329                                 continue;
 330                         }
 331                         // Dereference the PML4 Entry
 332                         if( (addr + (1 << PDP_SHIFT)) >> PML4_SHIFT != (addr >> PML4_SHIFT) ) {
 333                                 MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(addr >> PML4_SHIFT) & PADDR_MASK );
 334                                 PAGEMAPLVL4(addr >> PML4_SHIFT) = 0;
 335                         }
 336                 }
 337                 else {
 338                         addr += (tVAddr)1 << PML4_SHIFT;
 339                         continue;
 340                 }
 341         }
 342 }