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
  60 // === PROTOTYPES ===
  61 void    MM_InitVirt(void);
  62 //void  MM_FinishVirtualInit(void);
  63  int    MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs);
  64 void    MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End);
  65  int    MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer);
  66  int    MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge);
  67 // int  MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr);
  68 void    MM_Unmap(tVAddr VAddr);
  69 void    MM_ClearUser(void);
  70  int    MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags);
  71
  72 // === GLOBALS ===
  73 tMutex  glMM_TempFractalLock;
  74
  75 // === CODE ===
  76 void MM_InitVirt(void)
  77 {
  78 //      MM_DumpTables(0, -1L);
  79 }
  80
  81 void MM_FinishVirtualInit(void)
  82 {
  83         PAGEMAPLVL4(0) = 0;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * \brief Called on a page fault
  88  */
  89 int MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs)
  90 {
  91         // TODO: Implement Copy-on-Write
  92         #if 1
  93         if( PAGEMAPLVL4(Addr>>39) & PF_PRESENT
  94          && PAGEDIRPTR (Addr>>30) & PF_PRESENT
  95          && PAGEDIR    (Addr>>21) & PF_PRESENT
  96          && PAGETABLE  (Addr>>12) & PF_PRESENT
  97          && PAGETABLE  (Addr>>12) & PF_COW )
  98         {
  99                 tPAddr  paddr;
 100                 if(MM_GetRefCount( PAGETABLE(Addr>>12) & PADDR_MASK ) == 1)
 101                 {
 102                         PAGETABLE(Addr>>12) &= ~PF_COW;
 103                         PAGETABLE(Addr>>12) |= PF_PRESENT|PF_WRITE;
 104                 }
 105                 else
 106                 {
 107                         void    *tmp;
 108                         //Log("MM_PageFault: COW - MM_DuplicatePage(0x%x)", Addr);
 109                         paddr = MM_AllocPhys();
 110                         if( !paddr ) {
 111                                 Threads_SegFault(Addr);
 112                                 return 0;
 113                         }
 114                         tmp = (void*)MM_MapTemp(paddr);
 115                         memcpy( tmp, (void*)(Addr & ~0xFFF), 0x1000 );
 116                         MM_FreeTemp( (tVAddr)tmp );
 117                         MM_DerefPhys( PAGETABLE(Addr>>12) & PADDR_MASK );
 118                         PAGETABLE(Addr>>12) &= PF_USER;
 119                         PAGETABLE(Addr>>12) |= paddr|PF_PRESENT|PF_WRITE;
 120                 }
 121
 122                 INVLPG( Addr & ~0xFFF );
 123                 return 0;
 124         }
 125         #endif
 126
 127         // If it was a user, tell the thread handler
 128         if(ErrorCode & 4) {
 129                 Warning("User %s %s memory%s",
 130                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 131                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 132                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 133                         );
 134                 Warning("User Pagefault: Instruction at %04x:%p accessed %p",
 135                         Regs->CS, Regs->RIP, Addr);
 136                 __asm__ __volatile__ ("sti");   // Restart IRQs
 137                 Threads_SegFault(Addr);
 138                 return 0;
 139         }
 140
 141         // Kernel #PF
 142         Debug_KernelPanic();
 143         // -- Check Error Code --
 144         if(ErrorCode & 8)
 145                 Warning("Reserved Bits Trashed!");
 146         else
 147         {
 148                 Warning("Kernel %s %s memory%s",
 149                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 150                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 151                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 152                         );
 153         }
 154
 155         Log("Code at %p accessed %p", Regs->RIP, Addr);
 156         // Print Stack Backtrace
 157         Error_Backtrace(Regs->RIP, Regs->RBP);
 158
 159         MM_DumpTables(0, -1);
 160
 161         return 1;
 162 }
 163
 164 /**
 165  * \brief Dumps the layout of the page tables
 166  */
 167 void MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End)
 168 {
 169         #define CANOICAL(addr)  ((addr)&0x800000000000?(addr)|0xFFFF000000000000:(addr))
 170         const tPAddr    CHANGEABLE_BITS = ~(PF_PRESENT|PF_WRITE|PF_USER|PF_COW|PF_PAGED) & 0xFFF;
 171         const tPAddr    MASK = ~CHANGEABLE_BITS;        // Physical address and access bits
 172         tVAddr  rangeStart = 0;
 173         tPAddr  expected = CHANGEABLE_BITS;     // CHANGEABLE_BITS is used because it's not a vaild value
 174         tVAddr  curPos;
 175         Uint    page;
 176
 177         Log("Table Entries: (%p to %p)", Start, End);
 178
 179         End &= (1L << 48) - 1;
 180
 181         Start >>= 12;   End >>= 12;
 182
 183         for(page = Start, curPos = Start<<12;
 184                 page < End;
 185                 curPos += 0x1000, page++)
 186         {
 187                 if( curPos == 0x800000000000L )
 188                         curPos = 0xFFFF800000000000L;
 189
 190                 //Debug("&PAGEMAPLVL4(%i page>>27) = %p", page>>27, &PAGEMAPLVL4(page>>27));
 191                 //Debug("&PAGEDIRPTR(%i page>>18) = %p", page>>18, &PAGEDIRPTR(page>>18));
 192                 //Debug("&PAGEDIR(%i page>>9) = %p", page>>9, &PAGEDIR(page>>9));
 193                 //Debug("&PAGETABLE(%i page) = %p", page, &PAGETABLE(page));
 194
 195                 // End of a range
 196                 if(!(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT)
 197                 || !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT)
 198                 || !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT)
 199                 || !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT)
 200                 || (PAGETABLE(page) & MASK) != expected)
 201                 {
 202                         if(expected != CHANGEABLE_BITS)
 203                         {
 204                                 Log("%016llx => %13llx : 0x%6llx (%c%c%c%c)",
 205                                         CANOICAL(rangeStart),
 206                                         PAGETABLE(rangeStart>>12) & PADDR_MASK,
 207                                         curPos - rangeStart,
 208                                         (expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 209                                         (expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 210                                         (expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 211                                         (expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 212                                         );
 213                                 expected = CHANGEABLE_BITS;
 214                         }
 215                         if( !(PAGEMAPLVL4(page>>27) & PF_PRESENT) ) {
 216                                 page += (1 << 27) - 1;
 217                                 curPos += (1L << 39) - 0x1000;
 218                                 //Debug("pml4 ent unset (page = 0x%x now)", page);
 219                                 continue;
 220                         }
 221                         if( !(PAGEDIRPTR(page>>18) & PF_PRESENT) ) {
 222                                 page += (1 << 18) - 1;
 223                                 curPos += (1L << 30) - 0x1000;
 224                                 //Debug("pdp ent unset (page = 0x%x now)", page);
 225                                 continue;
 226                         }
 227                         if( !(PAGEDIR(page>>9) & PF_PRESENT) ) {
 228                                 page += (1 << 9) - 1;
 229                                 curPos += (1L << 21) - 0x1000;
 230                                 //Debug("pd ent unset (page = 0x%x now)", page);
 231                                 continue;
 232                         }
 233                         if( !(PAGETABLE(page) & PF_PRESENT) )   continue;
 234
 235                         expected = (PAGETABLE(page) & MASK);
 236                         rangeStart = curPos;
 237                 }
 238                 if(expected != CHANGEABLE_BITS)
 239                         expected += 0x1000;
 240         }
 241
 242         if(expected != CHANGEABLE_BITS) {
 243                 Log("%016llx => %13llx : 0x%6llx (%c%c%c%c)",
 244                         CANOICAL(rangeStart),
 245                         PAGETABLE(rangeStart>>12) & PADDR_MASK,
 246                         curPos - rangeStart,
 247                         (expected & PF_PAGED ? 'p' : '-'),
 248                         (expected & PF_COW ? 'C' : '-'),
 249                         (expected & PF_USER ? 'U' : '-'),
 250                         (expected & PF_WRITE ? 'W' : '-')
 251                         );
 252                 expected = 0;
 253         }
 254         #undef CANOICAL
 255 }
 256
 257 /**
 258  * \brief Get a pointer to a page entry
 259  * \param Addr  Virtual Address
 260  * \param bTemp Use the Temporary fractal mapping
 261  * \param bAllocate     Allocate entries
 262  * \param bLargePage    Request a large page
 263  * \param Pointer       Location to place the calculated pointer
 264  * \return Page size, or -ve on error
 265  */
 266 int MM_GetPageEntryPtr(tVAddr Addr, BOOL bTemp, BOOL bAllocate, BOOL bLargePage, tPAddr **Pointer)
 267 {
 268         tPAddr  *pmlevels[4];
 269         tPAddr  tmp;
 270         const int       ADDR_SIZES[] = {39, 30, 21, 12};
 271         const int       nADDR_SIZES = sizeof(ADDR_SIZES)/sizeof(ADDR_SIZES[0]);
 272          int    i;
 273
 274         #define BITMASK(bits)   ( (1LL << (bits))-1 )
 275
 276         if( bTemp )
 277         {
 278                 pmlevels[3] = &TMPTABLE(0);     // Page Table
 279                 pmlevels[2] = &TMPDIR(0);       // PDIR
 280                 pmlevels[1] = &TMPDIRPTR(0);    // PDPT
 281                 pmlevels[0] = &TMPMAPLVL4(0);   // PML4
 282         }
 283         else
 284         {
 285                 pmlevels[3] = (void*)MM_FRACTAL_BASE;   // Page Table
 286                 pmlevels[2] = &pmlevels[3][(MM_FRACTAL_BASE>>12)&BITMASK(VIRT_BITS-12)];        // PDIR
 287                 pmlevels[1] = &pmlevels[2][(MM_FRACTAL_BASE>>21)&BITMASK(VIRT_BITS-21)];        // PDPT
 288                 pmlevels[0] = &pmlevels[1][(MM_FRACTAL_BASE>>30)&BITMASK(VIRT_BITS-30)];        // PML4
 289         }
 290
 291         // Mask address
 292         Addr &= (1ULL << 48)-1;
 293
 294         for( i = 0; i < nADDR_SIZES-1; i ++ )
 295         {
 296 //              INVLPG( &pmlevels[i][ (Addr >> ADDR_SIZES[i]) &
 297
 298                 // Check for a large page
 299                 if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) == 0 && bLargePage )
 300                 {
 301                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 302                         return ADDR_SIZES[i];
 303                 }
 304                 // Allocate an entry if required
 305                 if( !(pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & 1) )
 306                 {
 307                         if( !bAllocate )        return -4;      // If allocation is not requested, error
 308                         if( !(tmp = MM_AllocPhys()) )   return -2;
 309                         pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] = tmp | 3;
 310                         if( Addr < 0x800000000000 )
 311                                 pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] |= PF_USER;
 312                         INVLPG( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ] );
 313                         memset( &pmlevels[i+1][ (Addr>>ADDR_SIZES[i])*512 ], 0, 0x1000 );
 314                         LOG("Init PML%i ent 0x%x %p with %P", 4 - i,
 315                                 Addr>>ADDR_SIZES[i],
 316                                 (Addr>>ADDR_SIZES[i])<<ADDR_SIZES[i], tmp);
 317                 }
 318                 // Catch large pages
 319                 else if( pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]] & PF_LARGE )
 320                 {
 321                         // Alignment
 322                         if( (Addr & ((1ULL << ADDR_SIZES[i])-1)) != 0 ) return -3;
 323                         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 324                         return ADDR_SIZES[i];   // Large page warning
 325                 }
 326         }
 327
 328         // And, set the page table entry
 329         if(Pointer)     *Pointer = &pmlevels[i][Addr >> ADDR_SIZES[i]];
 330         return ADDR_SIZES[i];
 331 }
 332
 333 /**
 334  * \brief Map a physical page to a virtual one
 335  * \param VAddr Target virtual address
 336  * \param PAddr Physical address of page
 337  * \param bTemp Use tempoary mappings
 338  * \param bLarge        Treat as a large page
 339  */
 340 int MM_MapEx(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr, BOOL bTemp, BOOL bLarge)
 341 {
 342         tPAddr  *ent;
 343          int    rv;
 344
 345         ENTER("xVAddr xPAddr", VAddr, PAddr);
 346
 347         // Get page pointer (Allow allocating)
 348         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, bTemp, 1, bLarge, &ent);
 349         if(rv < 0)      LEAVE_RET('i', 0);
 350
 351         if( *ent & 1 )  LEAVE_RET('i', 0);
 352
 353         *ent = PAddr | 3;
 354
 355         if( VAddr < 0x800000000000 )
 356                 *ent |= PF_USER;
 357
 358         INVLPG( VAddr );
 359
 360         LEAVE('i', 1);
 361         return 1;
 362 }
 363
 364 /**
 365  * \brief Map a physical page to a virtual one
 366  * \param VAddr Target virtual address
 367  * \param PAddr Physical address of page
 368  */
 369 int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
 370 {
 371         return MM_MapEx(VAddr, PAddr, 0, 0);
 372 }
 373
 374 /**
 375  * \brief Removed a mapped page
 376  */
 377 void MM_Unmap(tVAddr VAddr)
 378 {
 379         // Check PML4
 380         if( !(PAGEMAPLVL4(VAddr >> 39) & 1) )   return ;
 381         // Check PDP
 382         if( !(PAGEDIRPTR(VAddr >> 30) & 1) )    return ;
 383         // Check Page Dir
 384         if( !(PAGEDIR(VAddr >> 21) & 1) )       return ;
 385
 386         PAGETABLE(VAddr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 387         INVLPG( VAddr );
 388 }
 389
 390 /**
 391  * \brief Allocate a block of memory at the specified virtual address
 392  */
 393 tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 394 {
 395         tPAddr  ret;
 396
 397         ENTER("xVAddr", VAddr);
 398
 399         // Ensure the tables are allocated before the page (keeps things neat)
 400         MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 1, 0, NULL);
 401
 402         // Allocate the page
 403         ret = MM_AllocPhys();
 404         LOG("ret = %x", ret);
 405         if(!ret)        LEAVE_RET('i', 0);
 406
 407         if( !MM_Map(VAddr, ret) )
 408         {
 409                 Warning("MM_Allocate: Unable to map. Strange, we should have errored earlier");
 410                 MM_DerefPhys(ret);
 411                 LEAVE('i');
 412                 return 0;
 413         }
 414
 415         LEAVE('X', ret);
 416         return ret;
 417 }
 418
 419 /**
 420  * \brief Deallocate a page at a virtual address
 421  */
 422 void MM_Deallocate(tVAddr VAddr)
 423 {
 424         tPAddr  phys;
 425
 426         phys = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 427         if(!phys)       return ;
 428
 429         MM_Unmap(VAddr);
 430
 431         MM_DerefPhys(phys);
 432 }
 433
 434 /**
 435  * \brief Get the page table entry of a virtual address
 436  * \param Addr  Virtual Address
 437  * \param Phys  Location to put the physical address
 438  * \param Flags Flags on the entry (set to zero if unmapped)
 439  * \return Size of the entry (in address bits) - 12 = 4KiB page
 440  */
 441 int MM_GetPageEntry(tVAddr Addr, tPAddr *Phys, Uint *Flags)
 442 {
 443         tPAddr  *ptr;
 444          int    ret;
 445
 446         if(!Phys || !Flags)     return 0;
 447
 448         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 449         if( ret < 0 )   return 0;
 450
 451         *Phys = *ptr & PADDR_MASK;
 452         *Flags = *ptr & 0xFFF;
 453         return ret;
 454 }
 455
 456 /**
 457  * \brief Get the physical address of a virtual location
 458  */
 459 tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 460 {
 461         tPAddr  *ptr;
 462          int    ret;
 463
 464         ret = MM_GetPageEntryPtr(Addr, 0, 0, 0, &ptr);
 465         if( ret < 0 )   return 0;
 466
 467         if( !(*ptr & 1) )       return 0;
 468
 469         return (*ptr & PADDR_MASK) | (Addr & 0xFFF);
 470 }
 471
 472 /**
 473  * \brief Sets the flags on a page
 474  */
 475 void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 476 {
 477         tPAddr  *ent;
 478          int    rv;
 479
 480         // Get pointer
 481         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 482         if(rv < 0)      return ;
 483
 484         // Ensure the entry is valid
 485         if( !(*ent & 1) )       return ;
 486
 487         // Read-Only
 488         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 489         {
 490                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 491                         *ent &= ~PF_WRITE;
 492                 }
 493                 else {
 494                         *ent |= PF_WRITE;
 495                 }
 496         }
 497
 498         // Kernel
 499         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 500         {
 501                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 502                         *ent &= ~PF_USER;
 503                 }
 504                 else {
 505                         *ent |= PF_USER;
 506                 }
 507         }
 508
 509         // Copy-On-Write
 510         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 511         {
 512                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 513                         *ent &= ~PF_WRITE;
 514                         *ent |= PF_COW;
 515                 }
 516                 else {
 517                         *ent &= ~PF_COW;
 518                         *ent |= PF_WRITE;
 519                 }
 520         }
 521
 522         // Execute
 523         if( Mask & MM_PFLAG_EXEC )
 524         {
 525                 if( Flags & MM_PFLAG_EXEC ) {
 526                         *ent &= ~PF_NX;
 527                 }
 528                 else {
 529                         *ent |= PF_NX;
 530                 }
 531         }
 532 }
 533
 534 /**
 535  * \brief Get the flags applied to a page
 536  */
 537 Uint MM_GetFlags(tVAddr VAddr)
 538 {
 539         tPAddr  *ent;
 540          int    rv, ret = 0;
 541
 542         rv = MM_GetPageEntryPtr(VAddr, 0, 0, 0, &ent);
 543         if(rv < 0)      return 0;
 544
 545         if( !(*ent & 1) )       return 0;
 546
 547         // Read-Only
 548         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 549         // Kernel
 550         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 551         // Copy-On-Write
 552         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 553         // Execute
 554         if( !(*ent & PF_NX) )   ret |= MM_PFLAG_EXEC;
 555
 556         return ret;
 557 }
 558
 559 // --- Hardware Mappings ---
 560 /**
 561  * \brief Map a range of hardware pages
 562  */
 563 tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
 564 {
 565         tVAddr  ret;
 566          int    num;
 567
 568         //TODO: Add speedups (memory of first possible free)
 569         for( ret = MM_HWMAP_BASE; ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 570         {
 571                 for( num = Number; num -- && ret < MM_HWMAP_TOP; ret += 0x1000 )
 572                 {
 573                         if( MM_GetPhysAddr(ret) != 0 )  break;
 574                 }
 575                 if( num >= 0 )  continue;
 576
 577                 PAddr += 0x1000 * Number;
 578
 579                 while( Number -- )
 580                 {
 581                         ret -= 0x1000;
 582                         PAddr -= 0x1000;
 583                         MM_Map(ret, PAddr);
 584                 }
 585
 586                 return ret;
 587         }
 588
 589         Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_MapHWPages");
 590         return 0;
 591 }
 592
 593 /**
 594  * \brief Free a range of hardware pages
 595  */
 596 void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
 597 {
 598 //      Log_KernelPanic("MM", "TODO: Implement MM_UnmapHWPages");
 599         while( Number -- )
 600         {
 601                 MM_Unmap(VAddr);
 602                 VAddr += 0x1000;
 603         }
 604 }
 605
 606
 607 /**
 608  * \fn tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 609  * \brief Allocates DMA physical memory
 610  * \param Pages Number of pages required
 611  * \param MaxBits       Maximum number of bits the physical address can have
 612  * \param PhysAddr      Pointer to the location to place the physical address allocated
 613  * \return Virtual address allocate
 614  */
 615 tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
 616 {
 617         tPAddr  phys;
 618         tVAddr  ret;
 619
 620         // Sanity Check
 621         if(MaxBits < 12 || !PhysAddr)   return 0;
 622
 623         // Fast Allocate
 624         if(Pages == 1 && MaxBits >= PHYS_BITS)
 625         {
 626                 phys = MM_AllocPhys();
 627                 *PhysAddr = phys;
 628                 ret = MM_MapHWPages(phys, 1);
 629                 if(ret == 0) {
 630                         MM_DerefPhys(phys);
 631                         return 0;
 632                 }
 633                 return ret;
 634         }
 635
 636         // Slow Allocate
 637         phys = MM_AllocPhysRange(Pages, MaxBits);
 638         // - Was it allocated?
 639         if(phys == 0)   return 0;
 640
 641         // Allocated successfully, now map
 642         ret = MM_MapHWPages(phys, Pages);
 643         if( ret == 0 ) {
 644                 // If it didn't map, free then return 0
 645                 for(;Pages--;phys+=0x1000)
 646                         MM_DerefPhys(phys);
 647                 return 0;
 648         }
 649
 650         *PhysAddr = phys;
 651         return ret;
 652 }
 653
 654 // --- Tempory Mappings ---
 655 tVAddr MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 656 {
 657         const int max_slots = (MM_TMPMAP_END - MM_TMPMAP_BASE) / PAGE_SIZE;
 658         tVAddr  ret = MM_TMPMAP_BASE;
 659          int    i;
 660
 661         for( i = 0; i < max_slots; i ++, ret += PAGE_SIZE )
 662         {
 663                 tPAddr  *ent;
 664                 if( MM_GetPageEntryPtr( ret, 0, 1, 0, &ent) < 0 ) {
 665                         continue ;
 666                 }
 667
 668                 if( *ent & 1 )
 669                         continue ;
 670
 671                 *ent = PAddr | 3;
 672                 return ret;
 673         }
 674         return 0;
 675 }
 676
 677 void MM_FreeTemp(tVAddr VAddr)
 678 {
 679         MM_Deallocate(VAddr);
 680         return ;
 681 }
 682
 683
 684 // --- Address Space Clone --
 685 tPAddr MM_Clone(void)
 686 {
 687         tPAddr  ret;
 688          int    i;
 689         tVAddr  kstackbase;
 690
 691         // #1 Create a copy of the PML4
 692         ret = MM_AllocPhys();
 693         if(!ret)        return 0;
 694
 695         // #2 Alter the fractal pointer
 696         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 697         TMPCR3() = ret | 3;
 698         INVLPG_ALL();
 699
 700         // #3 Set Copy-On-Write to all user pages
 701         for( i = 0; i < 256; i ++)
 702         {
 703                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 704 //              Log_Debug("MM", "TMPMAPLVL4(%i) = 0x%016llx", i, TMPMAPLVL4(i));
 705                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 706                 {
 707                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 708                         TMPMAPLVL4(i) |= PF_COW;
 709                         TMPMAPLVL4(i) &= ~PF_WRITE;
 710                 }
 711         }
 712
 713         // #4 Map in kernel pages
 714         for( i = 256; i < 512; i ++ )
 715         {
 716                 // Skip addresses:
 717                 // 320 0xFFFFA....      - Kernel Stacks
 718                 if( i == 320 )  continue;
 719                 // 509 0xFFFFFE0..      - Fractal mapping
 720                 if( i == 508 )  continue;
 721                 // 510 0xFFFFFE8..      - Temp fractal mapping
 722                 if( i == 509 )  continue;
 723
 724                 TMPMAPLVL4(i) = PAGEMAPLVL4(i);
 725                 if( TMPMAPLVL4(i) & 1 )
 726                         MM_RefPhys( TMPMAPLVL4(i) & PADDR_MASK );
 727         }
 728
 729         // #5 Set fractal mapping
 730         TMPMAPLVL4(508) = ret | 3;
 731         TMPMAPLVL4(509) = 0;    // Temp
 732
 733         // #6 Create kernel stack
 734         //  tThread->KernelStack is the top
 735         //  There is 1 guard page below the stack
 736         kstackbase = Proc_GetCurThread()->KernelStack - KERNEL_STACK_SIZE;
 737
 738 //      Log("MM_Clone: kstackbase = %p", kstackbase);
 739
 740         TMPMAPLVL4(MM_KSTACK_BASE >> PML4_SHIFT) = 0;
 741         for( i = 1; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000; i ++ )
 742         {
 743                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 744                 tVAddr  tmpmapping;
 745                 MM_MapEx(kstackbase+i*0x1000, phys, 1, 0);
 746
 747                 Log_Debug("MM", "MM_Clone: Cloning stack page %p from %P to %P",
 748                         kstackbase+i*0x1000, MM_GetPhysAddr( kstackbase+i*0x1000 ), phys
 749                         );
 750                 tmpmapping = MM_MapTemp(phys);
 751                 if( MM_GetPhysAddr( kstackbase+i*0x1000 ) )
 752                         memcpy((void*)tmpmapping, (void*)(kstackbase+i*0x1000), 0x1000);
 753                 else
 754                         memset((void*)tmpmapping, 0, 0x1000);
 755 //              if( i == 0xF )
 756 //                      Debug_HexDump("MM_Clone: *tmpmapping = ", (void*)tmpmapping, 0x1000);
 757                 MM_FreeTemp(tmpmapping);
 758         }
 759
 760 //      MAGIC_BREAK();
 761
 762         // #7 Return
 763         TMPCR3() = 0;
 764         INVLPG_ALL();
 765         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 766 //      Log("MM_Clone: RETURN %P", ret);
 767         return ret;
 768 }
 769
 770 void MM_ClearUser(void)
 771 {
 772         tVAddr  addr = 0;
 773          int    pml4, pdpt, pd, pt;
 774
 775         for( pml4 = 0; pml4 < 256; pml4 ++ )
 776         {
 777                 // Catch an un-allocated PML4 entry
 778                 if( !(PAGEMAPLVL4(pml4) & 1) ) {
 779                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 780                         continue ;
 781                 }
 782
 783                 // Catch a large COW
 784                 if( (PAGEMAPLVL4(pml4) & PF_COW) ) {
 785                         addr += 1ULL << PML4_SHIFT;
 786                 }
 787                 else
 788                 {
 789                         // TODO: Large pages
 790
 791                         // Child entries
 792                         for( pdpt = 0; pdpt < 512; pdpt ++ )
 793                         {
 794                                 // Unallocated
 795                                 if( !(PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & 1) ) {
 796                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 797                                         continue;
 798                                 }
 799
 800                                 // Catch a large COW
 801                                 if( (PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PF_COW) ) {
 802                                         addr += 1ULL << PDP_SHIFT;
 803                                 }
 804                                 else {
 805                                         // Child entries
 806                                         for( pd = 0; pd < 512; pd ++ )
 807                                         {
 808                                                 // Unallocated PDir entry
 809                                                 if( !(PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & 1) ) {
 810                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 811                                                         continue;
 812                                                 }
 813
 814                                                 // COW Page Table
 815                                                 if( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PF_COW ) {
 816                                                         addr += 1ULL << PDIR_SHIFT;
 817                                                 }
 818                                                 else
 819                                                 {
 820                                                         // TODO: Catch large pages
 821
 822                                                         // Child entries
 823                                                         for( pt = 0; pt < 512; pt ++ )
 824                                                         {
 825                                                                 // Free page
 826                                                                 if( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & 1 ) {
 827                                                                         MM_DerefPhys( PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) & PADDR_MASK );
 828                                                                         PAGETABLE(addr >> PTAB_SHIFT) = 0;
 829                                                                 }
 830                                                                 addr += 1ULL << 12;
 831                                                         }
 832                                                 }
 833                                                 // Free page table
 834                                                 MM_DerefPhys( PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) & PADDR_MASK );
 835                                                 PAGEDIR(addr >> PDIR_SHIFT) = 0;
 836                                         }
 837                                 }
 838                                 // Free page directory
 839                                 MM_DerefPhys( PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) & PADDR_MASK );
 840                                 PAGEDIRPTR(addr >> PDP_SHIFT) = 0;
 841                         }
 842                 }
 843                 // Free page directory pointer table (PML4 entry)
 844                 MM_DerefPhys( PAGEMAPLVL4(pml4) & PADDR_MASK );
 845                 PAGEMAPLVL4(pml4) = 0;
 846         }
 847 }
 848
 849 tVAddr MM_NewWorkerStack(void *StackData, size_t StackSize)
 850 {
 851         tVAddr  ret;
 852          int    i;
 853
 854         // #1 Set temp fractal to PID0
 855         Mutex_Acquire(&glMM_TempFractalLock);
 856         TMPCR3() = ((tPAddr)gInitialPML4 - KERNEL_BASE) | 3;
 857
 858         // #2 Scan for a free stack addresss < 2^47
 859         for(ret = 0x100000; ret < (1ULL << 47); ret += KERNEL_STACK_SIZE)
 860         {
 861                 tPAddr  *ptr;
 862                 if( MM_GetPageEntryPtr(ret, 1, 0, 0, &ptr) <= 0 )       break;
 863                 if( !(*ptr & 1) )       break;
 864         }
 865         if( ret >= (1ULL << 47) ) {
 866                 Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 867                 return 0;
 868         }
 869
 870         // #3 Map all save the last page in the range
 871         //    - This acts as as guard page, and doesn't cost us anything.
 872         for( i = 0; i < KERNEL_STACK_SIZE/0x1000 - 1; i ++ )
 873         {
 874                 tPAddr  phys = MM_AllocPhys();
 875                 if(!phys) {
 876                         // TODO: Clean up
 877                         Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack - Unable to allocate page");
 878                         return 0;
 879                 }
 880                 MM_MapEx(ret + i*0x1000, phys, 1, 0);
 881         }
 882
 883         if( StackSize > 0x1000 ) {
 884                 Log_Error("MM", "MM_NewWorkerStack: StackSize(0x%x) > 0x1000, cbf handling", StackSize);
 885         }
 886         else {
 887                 tPAddr  *ptr, paddr;
 888                 tVAddr  tmp_addr;
 889                 MM_GetPageEntryPtr(ret + i*0x1000, 1, 0, 0, &ptr);
 890                 paddr = *ptr & ~0xFFF;
 891                 tmp_addr = MM_MapTemp(paddr);
 892                 memcpy( (void*)(tmp_addr + (0x1000 - StackSize)), StackData, StackSize );
 893                 MM_FreeTemp(tmp_addr);
 894         }
 895
 896         Mutex_Release(&glMM_TempFractalLock);
 897
 898         return ret + i*0x1000;
 899 }
 900
 901 /**
 902  * \brief Allocate a new kernel stack
 903  */
 904 tVAddr MM_NewKStack(void)
 905 {
 906         tVAddr  base = MM_KSTACK_BASE;
 907         Uint    i;
 908         for( ; base < MM_KSTACK_TOP; base += KERNEL_STACK_SIZE )
 909         {
 910                 if(MM_GetPhysAddr(base+KERNEL_STACK_SIZE-0x1000) != 0)
 911                         continue;
 912
 913                 //Log("MM_NewKStack: Found one at %p", base + KERNEL_STACK_SIZE);
 914                 for( i = 0x1000; i < KERNEL_STACK_SIZE; i += 0x1000)
 915                 {
 916                         if( !MM_Allocate(base+i) )
 917                         {
 918                                 Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - Allocation failed");
 919                                 for( i -= 0x1000; i; i -= 0x1000)
 920                                         MM_Deallocate(base+i);
 921                                 return 0;
 922                         }
 923                 }
 924
 925                 return base + KERNEL_STACK_SIZE;
 926         }
 927         Log_Warning("MM", "MM_NewKStack - No address space left\n");
 928         return 0;
 929 }