KernelLand/Kernel/arch/x86/mm_virt.c

   1 /*
   2  * AcessOS Microkernel Version
   3  * mm_virt.c
   4  *
   5  * Memory Map
   6  * 0xE0 - Kernel Base
   7  * 0xF0 - Kernel Stacks
   8  * 0xFD - Fractals
   9  * 0xFE - Unused
  10  * 0xFF - System Calls / Kernel's User Code
  11  */
  12 #define DEBUG   0
  13 #define SANITY  1
  14 #include <acess.h>
  15 #include <mm_virt.h>
  16 #include <mm_phys.h>
  17 #include <proc.h>
  18 #include <hal_proc.h>
  19 #include <arch_int.h>
  20 #include <semaphore.h>
  21
  22 #include "include/vmem_layout.h"
  23
  24 #define TRACE_MAPS      0
  25
  26 #define TAB     22
  27
  28 #define PF_PRESENT      0x1
  29 #define PF_WRITE        0x2
  30 #define PF_USER         0x4
  31 #define PF_GLOBAL       0x80
  32 #define PF_COW          0x200
  33 #define PF_NOPAGE       0x400
  34
  35 #define INVLPG(addr)    __asm__ __volatile__ ("invlpg (%0)"::"r"(addr))
  36
  37 #define GET_TEMP_MAPPING(cr3) do { \
  38         __ASM__("cli"); \
  39         __AtomicTestSetLoop( (Uint *)gpTmpCR3, cr3 | 3 ); \
  40 } while(0)
  41 #define REL_TEMP_MAPPING() do { \
  42         *gpTmpCR3 = 0; \
  43         __ASM__("sti"); \
  44 } while(0)
  45
  46 typedef Uint32  tTabEnt;
  47
  48 // === IMPORTS ===
  49 extern tPage    _UsertextEnd;
  50 extern tPage    _UsertextBase;
  51 extern tPage    gKernelEnd;     // defined as page aligned
  52 extern Uint32   gaInitPageDir[1024];
  53 extern Uint32   gaInitPageTable[1024];
  54 extern void     Threads_SegFault(tVAddr Addr);
  55
  56 // === PROTOTYPES ===
  57 void    MM_PreinitVirtual(void);
  58 void    MM_InstallVirtual(void);
  59 void    MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs);
  60 //void  MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End);
  61 //void  MM_ClearUser(void);
  62 tPAddr  MM_DuplicatePage(tVAddr VAddr);
  63
  64 // === GLOBALS ===
  65 #define gaPageTable     ((tTabEnt*)PAGE_TABLE_ADDR)
  66 #define gaPageDir       ((tTabEnt*)PAGE_DIR_ADDR)
  67 #define gaTmpTable      ((tTabEnt*)TMP_TABLE_ADDR)
  68 #define gaTmpDir        ((tTabEnt*)TMP_DIR_ADDR)
  69 #define gpPageCR3       ((tTabEnt*)PAGE_CR3_ADDR)
  70 #define gpTmpCR3        ((tTabEnt*)TMP_CR3_ADDR)
  71
  72 #define gaPAE_PageTable ((tTabEnt*)PAE_PAGE_TABLE_ADDR)
  73 #define gaPAE_PageDir   ((tTabEnt*)PAE_PAGE_DIR_ADDR)
  74 #define gaPAE_MainPDPT  ((tTabEnt*)PAE_PAGE_PDPT_ADDR)
  75 #define gaPAE_TmpTable  ((tTabEnt*)PAE_TMP_DIR_ADDR)
  76 #define gaPAE_TmpDir    ((tTabEnt*)PAE_TMP_DIR_ADDR)
  77 #define gaPAE_TmpPDPT   ((tTabEnt*)PAE_TMP_PDPT_ADDR)
  78  int    gbUsePAE = 0;
  79 tMutex  glTempMappings;
  80 tSemaphore      gTempMappingsSem;
  81 tMutex  glTempFractal;
  82 Uint32  gWorkerStacks[(NUM_WORKER_STACKS+31)/32];
  83  int    giLastUsedWorker = 0;
  84 struct sPageInfo {
  85         void    *Node;
  86         tVAddr  Base;
  87         Uint64  Offset;
  88          int    Length;
  89          int    Flags;
  90 }       *gaMappedRegions;       // sizeof = 24 bytes
  91 // - Zero page
  92 tShortSpinlock  glMM_ZeroPage;
  93 tPAddr  giMM_ZeroPage;
  94
  95 // === CODE ===
  96 /**
  97  * \fn void MM_PreinitVirtual(void)
  98  * \brief Maps the fractal mappings
  99  */
 100 void MM_PreinitVirtual(void)
 101 {
 102         gaInitPageDir[ PAGE_TABLE_ADDR >> 22 ] = ((tTabEnt)&gaInitPageDir - KERNEL_BASE) | 3;
 103         INVLPG( PAGE_TABLE_ADDR );
 104
 105         Semaphore_Init(&gTempMappingsSem, NUM_TEMP_PAGES, NUM_TEMP_PAGES, "MMVirt", "Temp Mappings");
 106 }
 107
 108 /**
 109  * \fn void MM_InstallVirtual(void)
 110  * \brief Sets up the constant page mappings
 111  */
 112 void MM_InstallVirtual(void)
 113 {
 114         // Don't bother referencing, as it'a in the kernel area
 115         //MM_RefPhys( gaInitPageDir[ PAGE_TABLE_ADDR >> 22 ] );
 116         // --- Pre-Allocate kernel tables
 117         for( int i = KERNEL_BASE>>22; i < 1024; i ++ )
 118         {
 119                 if( gaPageDir[ i ] ) {
 120                 //      MM_RefPhys( gaPageDir[ i ] & ~0xFFF );
 121                         continue;
 122                 }
 123                 // Skip stack tables, they are process unique
 124                 if( i > MM_KERNEL_STACKS >> 22 && i < MM_KERNEL_STACKS_END >> 22) {
 125                         gaPageDir[ i ] = 0;
 126                         continue;
 127                 }
 128                 // Preallocate table
 129                 gaPageDir[ i ] = MM_AllocPhys() | 3;
 130                 INVLPG( &gaPageTable[i*1024] );
 131                 memset( &gaPageTable[i*1024], 0, 0x1000 );
 132         }
 133
 134         // Unset kernel on the User Text pages
 135         ASSERT( ((tVAddr)&_UsertextBase & (PAGE_SIZE-1)) == 0 );
 136         //ASSERT( ((tVAddr)&_UsertextEnd & (PAGE_SIZE-1)) == 0 );
 137         for( tPage *page = &_UsertextBase; page < &_UsertextEnd; page ++ )
 138         {
 139                 MM_SetFlags( page, 0, MM_PFLAG_KERNEL );
 140         }
 141
 142         // Unmap the area between end of kernel image and the heap
 143         // DISABLED: Assumptions in main.c
 144         #if 0
 145         for( tPage *page = &gKernelEnd; page < (tPage*)(KERNEL_BASE+4*1024*1024); page ++ )
 146         {
 147                 gaPageTable[ (tVAddr)page / PAGE_SIZE ] = 0;
 148                 //MM_Deallocate(page);
 149         }
 150         #endif
 151
 152         *gpTmpCR3 = 0;
 153 }
 154
 155 /**
 156  * \brief Cleans up the SMP required mappings
 157  */
 158 void MM_FinishVirtualInit(void)
 159 {
 160         gaInitPageDir[ 0 ] = 0;
 161 }
 162
 163 /**
 164  * \fn void MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs)
 165  * \brief Called on a page fault
 166  */
 167 void MM_PageFault(tVAddr Addr, Uint ErrorCode, tRegs *Regs)
 168 {
 169         //ENTER("xAddr bErrorCode", Addr, ErrorCode);
 170
 171         // -- Check for COW --
 172         if( gaPageDir  [Addr>>22] & PF_PRESENT  && gaPageTable[Addr>>12] & PF_PRESENT
 173          && gaPageTable[Addr>>12] & PF_COW )
 174         {
 175                 tPAddr  paddr;
 176                 __asm__ __volatile__ ("sti");
 177                 if(MM_GetRefCount( gaPageTable[Addr>>12] & ~0xFFF ) == 1)
 178                 {
 179                         gaPageTable[Addr>>12] &= ~PF_COW;
 180                         gaPageTable[Addr>>12] |= PF_PRESENT|PF_WRITE;
 181                 }
 182                 else
 183                 {
 184                         //Log("MM_PageFault: COW - MM_DuplicatePage(0x%x)", Addr);
 185                         paddr = MM_DuplicatePage( Addr );
 186                         MM_DerefPhys( gaPageTable[Addr>>12] & ~0xFFF );
 187                         gaPageTable[Addr>>12] &= PF_USER;
 188                         gaPageTable[Addr>>12] |= paddr|PF_PRESENT|PF_WRITE;
 189                 }
 190
 191 //              Log_Debug("MMVirt", "COW for %p (%P)", Addr, gaPageTable[Addr>>12]);
 192
 193                 INVLPG( Addr & ~0xFFF );
 194                 return;
 195         }
 196
 197         // Disable instruction tracing
 198         __ASM__("pushf; andw $0xFEFF, 0(%esp); popf");
 199         Proc_GetCurThread()->bInstrTrace = 0;
 200
 201         // If it was a user, tell the thread handler
 202         if(ErrorCode & 4) {
 203                 __asm__ __volatile__ ("sti");
 204                 Log_Warning("MMVirt", "User %s %s memory%s",
 205                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 206                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 207                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 208                         );
 209                 Log_Warning("MMVirt", "Instruction %04x:%08x accessed %p", Regs->cs, Regs->eip, Addr);
 210                 __ASM__("sti"); // Restart IRQs
 211                 #if 1
 212                 Error_Backtrace(Regs->eip, Regs->ebp);
 213                 #endif
 214                 Threads_SegFault(Addr);
 215                 return ;
 216         }
 217
 218         Debug_KernelPanic();
 219
 220         // -- Check Error Code --
 221         if(ErrorCode & 8)
 222                 Warning("Reserved Bits Trashed!");
 223         else
 224         {
 225                 Warning("Kernel %s %s memory%s",
 226                         (ErrorCode&2?"write to":"read from"),
 227                         (ErrorCode&1?"bad/locked":"non-present"),
 228                         (ErrorCode&16?" (Instruction Fetch)":"")
 229                         );
 230         }
 231
 232         Log("CPU %i - Code at %p accessed %p", GetCPUNum(), Regs->eip, Addr);
 233         // Print Stack Backtrace
 234         Error_Backtrace(Regs->eip, Regs->ebp);
 235
 236         #if 0
 237         Log("gaPageDir[0x%x] = 0x%x", Addr>>22, gaPageDir[Addr>>22]);
 238         if( gaPageDir[Addr>>22] & PF_PRESENT )
 239                 Log("gaPageTable[0x%x] = 0x%x", Addr>>12, gaPageTable[Addr>>12]);
 240         #endif
 241         //MM_DumpTables(0, -1);
 242
 243         // Register Dump
 244         Log("EAX %08x ECX %08x EDX %08x EBX %08x", Regs->eax, Regs->ecx, Regs->edx, Regs->ebx);
 245         Log("ESP %08x EBP %08x ESI %08x EDI %08x", Regs->esp, Regs->ebp, Regs->esi, Regs->edi);
 246         //Log("SS:ESP %04x:%08x", Regs->ss, Regs->esp);
 247         Log("CS:EIP %04x:%08x", Regs->cs, Regs->eip);
 248         Log("DS %04x ES %04x FS %04x GS %04x", Regs->ds, Regs->es, Regs->fs, Regs->gs);
 249         {
 250                 Uint    dr0, dr1;
 251                 __ASM__ ("mov %%dr0, %0":"=r"(dr0):);
 252                 __ASM__ ("mov %%dr1, %0":"=r"(dr1):);
 253                 Log("DR0 %08x DR1 %08x", dr0, dr1);
 254         }
 255
 256         Panic("Page Fault at 0x%x (Accessed 0x%x)", Regs->eip, Addr);
 257 }
 258
 259 /**
 260  * \fn void MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End)
 261  * \brief Dumps the layout of the page tables
 262  */
 263 void MM_DumpTables(tVAddr Start, tVAddr End)
 264 {
 265         tVAddr  rangeStart = 0;
 266         tPAddr  expected = 0;
 267         void    *expected_node = NULL, *tmpnode = NULL;
 268         tVAddr  curPos;
 269         Uint    page;
 270         const tPAddr    MASK = ~0xF78;
 271
 272         Start >>= 12;   End >>= 12;
 273
 274         #if 0
 275         Log("Directory Entries:");
 276         for(page = Start >> 10;
 277                 page < (End >> 10)+1;
 278                 page ++)
 279         {
 280                 if(gaPageDir[page])
 281                 {
 282                         Log(" 0x%08x-0x%08x :: 0x%08x",
 283                                 page<<22, ((page+1)<<22)-1,
 284                                 gaPageDir[page]&~0xFFF
 285                                 );
 286                 }
 287         }
 288         #endif
 289
 290         Log("Table Entries:");
 291         for(page = Start, curPos = Start<<12;
 292                 page < End;
 293                 curPos += 0x1000, page++)
 294         {
 295                 if( !(gaPageDir[curPos>>22] & PF_PRESENT)
 296                 ||  !(gaPageTable[page] & PF_PRESENT)
 297                 ||  (gaPageTable[page] & MASK) != expected
 298                 ||  (tmpnode=NULL,MM_GetPageNode(expected, &tmpnode), tmpnode != expected_node))
 299                 {
 300                         if(expected) {
 301                                 tPAddr  orig = gaPageTable[rangeStart>>12];
 302                                 Log(" 0x%08x => 0x%08x - 0x%08x (%s%s%s%s%s) %p",
 303                                         rangeStart,
 304                                         orig & ~0xFFF,
 305                                         curPos - rangeStart,
 306                                         (orig & PF_NOPAGE ? "P" : "-"),
 307                                         (orig & PF_COW ? "C" : "-"),
 308                                         (orig & PF_GLOBAL ? "G" : "-"),
 309                                         (orig & PF_USER ? "U" : "-"),
 310                                         (orig & PF_WRITE ? "W" : "-"),
 311                                         expected_node
 312                                         );
 313                                 expected = 0;
 314                         }
 315                         if( !(gaPageDir[curPos>>22] & PF_PRESENT) )     continue;
 316                         if( !(gaPageTable[curPos>>12] & PF_PRESENT) )   continue;
 317
 318                         expected = (gaPageTable[page] & MASK);
 319                         MM_GetPageNode(expected, &expected_node);
 320                         rangeStart = curPos;
 321                 }
 322                 if(expected)    expected += 0x1000;
 323         }
 324
 325         if(expected) {
 326                 tPAddr  orig = gaPageTable[rangeStart>>12];
 327                 Log("0x%08x => 0x%08x - 0x%08x (%s%s%s%s%s) %p",
 328                         rangeStart,
 329                         orig & ~0xFFF,
 330                         curPos - rangeStart,
 331                         (orig & PF_NOPAGE ? "p" : "-"),
 332                         (orig & PF_COW ? "C" : "-"),
 333                         (orig & PF_GLOBAL ? "G" : "-"),
 334                         (orig & PF_USER ? "U" : "-"),
 335                         (orig & PF_WRITE ? "W" : "-"),
 336                         expected_node
 337                         );
 338                 expected = 0;
 339         }
 340 }
 341
 342 /**
 343  * \fn tPAddr MM_Allocate(tVAddr VAddr)
 344  */
 345 tPAddr MM_Allocate(volatile void * VAddr)
 346 {
 347         tPAddr  paddr = MM_AllocPhys();
 348         if( MM_Map(VAddr, paddr) )
 349         {
 350                 return paddr;
 351         }
 352
 353         // Error of some form, either an overwrite or OOM
 354         MM_DerefPhys(paddr);
 355
 356         // Check for overwrite
 357         paddr = MM_GetPhysAddr(VAddr);
 358         if( paddr != 0 ) {
 359                 Warning("MM_Allocate - Allocating to used address (%p)", VAddr);
 360                 return paddr;
 361         }
 362
 363         // OOM
 364         Warning("MM_Allocate - Out of Memory (Called by %p)", __builtin_return_address(0));
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 void MM_AllocateZero(volatile void *VAddr)
 369 {
 370         if( MM_GetPhysAddr(VAddr) ) {
 371                 Warning("MM_AllocateZero - Attempted overwrite at %p", VAddr);
 372                 return ;
 373         }
 374         if( !giMM_ZeroPage )
 375         {
 376                 SHORTLOCK(&glMM_ZeroPage);
 377                 // Check again within the lock (just in case we lost the race)
 378                 if( giMM_ZeroPage == 0 )
 379                 {
 380                         giMM_ZeroPage = MM_Allocate(VAddr);
 381                         // - Reference a second time to prevent it from being freed
 382                         MM_RefPhys(giMM_ZeroPage);
 383                         memset((void*)VAddr, 0, PAGE_SIZE);
 384                 }
 385                 SHORTREL(&glMM_ZeroPage);
 386         }
 387         else
 388         {
 389                 MM_Map(VAddr, giMM_ZeroPage);
 390                 MM_RefPhys(giMM_ZeroPage);
 391         }
 392         MM_SetFlags(VAddr, MM_PFLAG_COW, MM_PFLAG_COW);
 393 }
 394
 395 /**
 396  * \fn int MM_Map(tVAddr VAddr, tPAddr PAddr)
 397  * \brief Map a physical page to a virtual one
 398  */
 399 int MM_Map(volatile void *VAddr, tPAddr PAddr)
 400 {
 401         Uint    pagenum = (tVAddr)VAddr >> 12;
 402
 403         #if TRACE_MAPS
 404         Debug("MM_Map(%p, %P)", VAddr, PAddr);
 405         #endif
 406
 407         // Sanity check
 408         if( PAddr & 0xFFF || (tVAddr)VAddr & 0xFFF ) {
 409                 Log_Warning("MM_Virt", "MM_Map - Physical or Virtual Addresses are not aligned (0x%P and %p)",
 410                         PAddr, VAddr);
 411                 //LEAVE('i', 0);
 412                 return 0;
 413         }
 414
 415         bool    is_user = ((tVAddr)VAddr < MM_USER_MAX);
 416
 417         // Check if the directory is mapped
 418         if( gaPageDir[ pagenum >> 10 ] == 0 )
 419         {
 420                 tPAddr  tmp = MM_AllocPhys();
 421                 if( tmp == 0 )
 422                         return 0;
 423                 gaPageDir[ pagenum >> 10 ] = tmp | 3 | (is_user ? PF_USER : 0);
 424
 425                 INVLPG( &gaPageTable[ pagenum & ~0x3FF ] );
 426                 memsetd( &gaPageTable[ pagenum & ~0x3FF ], 0, 1024 );
 427         }
 428         // Check if the page is already allocated
 429         else if( gaPageTable[ pagenum ] != 0 ) {
 430                 Warning("MM_Map - Allocating to used address");
 431                 //LEAVE('i', 0);
 432                 return 0;
 433         }
 434
 435         // Map
 436         gaPageTable[ pagenum ] = PAddr | 3 | (is_user ? PF_USER : 0);
 437
 438         INVLPG( VAddr );
 439
 440         return 1;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * A.k.a MM_Unmap
 445  */
 446 void MM_Deallocate(volatile void *VAddr)
 447 {
 448         Uint    pagenum = (tVAddr)VAddr >> 12;
 449         if( gaPageDir[pagenum>>10] == 0 ) {
 450                 Warning("MM_Deallocate - Directory not mapped");
 451                 return;
 452         }
 453
 454         if(gaPageTable[pagenum] == 0) {
 455                 Warning("MM_Deallocate - Page is not allocated");
 456                 return;
 457         }
 458
 459         // Dereference and clear page
 460         tPAddr  paddr = gaPageTable[pagenum] & ~0xFFF;
 461         gaPageTable[pagenum] = 0;
 462         MM_DerefPhys( paddr );
 463 }
 464
 465 /**
 466  * \fn tPAddr MM_GetPhysAddr(tVAddr Addr)
 467  * \brief Checks if the passed address is accesable
 468  */
 469 tPAddr MM_GetPhysAddr(volatile const void *Addr)
 470 {
 471         tVAddr  addr = (tVAddr)Addr;
 472         if( !(gaPageDir[addr >> 22] & 1) )
 473                 return 0;
 474         if( !(gaPageTable[addr >> 12] & 1) )
 475                 return 0;
 476         return (gaPageTable[addr >> 12] & ~0xFFF) | (addr & 0xFFF);
 477 }
 478
 479 /**
 480  * \fn void MM_SetCR3(Uint CR3)
 481  * \brief Sets the current process space
 482  */
 483 void MM_SetCR3(Uint CR3)
 484 {
 485         __ASM__("mov %0, %%cr3"::"r"(CR3));
 486 }
 487
 488 /**
 489  * \brief Clear user's address space
 490  */
 491 void MM_ClearUser(void)
 492 {
 493         Uint    i, j;
 494
 495         for( i = 0; i < (MM_USER_MAX>>22); i ++ )
 496         {
 497                 // Check if directory is not allocated
 498                 if( !(gaPageDir[i] & PF_PRESENT) ) {
 499                         gaPageDir[i] = 0;
 500                         continue;
 501                 }
 502
 503                 // Deallocate tables
 504                 for( j = 0; j < 1024; j ++ )
 505                 {
 506                         if( gaPageTable[i*1024+j] & 1 )
 507                                 MM_DerefPhys( gaPageTable[i*1024+j] & ~0xFFF );
 508                         gaPageTable[i*1024+j] = 0;
 509                 }
 510
 511                 // Deallocate directory
 512                 MM_DerefPhys( gaPageDir[i] & ~0xFFF );
 513                 gaPageDir[i] = 0;
 514                 INVLPG( &gaPageTable[i*1024] );
 515         }
 516         INVLPG( gaPageDir );
 517 }
 518
 519 /**
 520  * \brief Deallocate an address space
 521  */
 522 void MM_ClearSpace(Uint32 CR3)
 523 {
 524          int    i, j;
 525
 526         if(CR3 == (*gpPageCR3 & ~0xFFF)) {
 527                 Log_Error("MMVirt", "Can't clear current address space");
 528                 return ;
 529         }
 530
 531         if( MM_GetRefCount(CR3) > 1 ) {
 532                 MM_DerefPhys(CR3);
 533                 Log_Log("MMVirt", "CR3 %P is still referenced, not cleaning (but dereferenced)", CR3);
 534                 return ;
 535         }
 536
 537         Log_Debug("MMVirt", "Clearing out address space 0x%x from 0x%x", CR3, *gpPageCR3);
 538
 539         GET_TEMP_MAPPING(CR3);
 540         INVLPG( gaTmpDir );
 541
 542         for( i = 0; i < 1024; i ++ )
 543         {
 544                 Uint32  *table = &gaTmpTable[i*1024];
 545                 if( !(gaTmpDir[i] & PF_PRESENT) )
 546                         continue ;
 547
 548                 INVLPG( table );
 549
 550                 if( i < 768 || (i > MM_KERNEL_STACKS >> 22 && i < MM_KERNEL_STACKS_END >> 22) )
 551                 {
 552                         for( j = 0; j < 1024; j ++ )
 553                         {
 554                                 if( !(table[j] & 1) )
 555                                         continue;
 556                                 MM_DerefPhys( table[j] & ~0xFFF );
 557                         }
 558                 }
 559
 560                 if( i != (PAGE_TABLE_ADDR >> 22) )
 561                 {
 562                         MM_DerefPhys( gaTmpDir[i] & ~0xFFF );
 563                 }
 564         }
 565
 566
 567         MM_DerefPhys( CR3 );
 568
 569         REL_TEMP_MAPPING();
 570 }
 571
 572 /**
 573  * \fn tPAddr MM_Clone(void)
 574  * \brief Clone the current address space
 575  */
 576 tPAddr MM_Clone(int bNoUserCopy)
 577 {
 578         Uint    i, j;
 579         tPAddr  ret;
 580         Uint    page = 0;
 581         tVAddr  kStackBase = Proc_GetCurThread()->KernelStack - MM_KERNEL_STACK_SIZE;
 582
 583         // Create Directory Table
 584         ret = MM_AllocPhys();
 585         if( ret == 0 ) {
 586                 return 0;
 587         }
 588
 589         // Map
 590         GET_TEMP_MAPPING( ret );
 591         INVLPG( gaTmpDir );
 592         memsetd( gaTmpDir, 0, 1024 );
 593
 594         if( Threads_GetPID() != 0 && !bNoUserCopy )
 595         {
 596                 // Copy Tables
 597                 for( i = 0; i < 768; i ++)
 598                 {
 599                         // Check if table is allocated
 600                         if( !(gaPageDir[i] & PF_PRESENT) ) {
 601                                 gaTmpDir[i] = 0;
 602                                 page += 1024;
 603                                 continue;
 604                         }
 605
 606                         // Allocate new table
 607                         gaTmpDir[i] = MM_AllocPhys() | (gaPageDir[i] & 7);
 608                         INVLPG( &gaTmpTable[page] );
 609                         // Fill
 610                         for( j = 0; j < 1024; j ++, page++ )
 611                         {
 612                                 if( !(gaPageTable[page] & PF_PRESENT) ) {
 613                                         gaTmpTable[page] = 0;
 614                                         continue;
 615                                 }
 616
 617                                 // Refrence old page
 618                                 MM_RefPhys( gaPageTable[page] & ~0xFFF );
 619                                 // Add to new table
 620                                 if(gaPageTable[page] & PF_WRITE) {
 621                                         gaTmpTable[page] = (gaPageTable[page] & ~PF_WRITE) | PF_COW;
 622                                         gaPageTable[page] = (gaPageTable[page] & ~PF_WRITE) | PF_COW;
 623                                         INVLPG( page << 12 );
 624                                 }
 625                                 else
 626                                         gaTmpTable[page] = gaPageTable[page];
 627                         }
 628                 }
 629         }
 630
 631         // Map in kernel tables (and make fractal mapping)
 632         for( i = 768; i < 1024; i ++ )
 633         {
 634                 // Fractal
 635                 if( i == (PAGE_TABLE_ADDR >> 22) ) {
 636                         gaTmpDir[ PAGE_TABLE_ADDR >> 22 ] = *gpTmpCR3;
 637                         continue;
 638                 }
 639                 if( i == (TMP_TABLE_ADDR >> 22) ) {
 640                         gaTmpDir[ TMP_TABLE_ADDR >> 22 ] = 0;
 641                         continue ;
 642                 }
 643
 644                 if( gaPageDir[i] == 0 ) {
 645                         gaTmpDir[i] = 0;
 646                         continue;
 647                 }
 648
 649                 //LOG("gaPageDir[%x/4] = 0x%x", i*4, gaPageDir[i]);
 650                 MM_RefPhys( gaPageDir[i] & ~0xFFF );
 651                 gaTmpDir[i] = gaPageDir[i];
 652         }
 653
 654         // Allocate kernel stack
 655         for(i = MM_KERNEL_STACKS >> 22; i < MM_KERNEL_STACKS_END >> 22; i ++ )
 656         {
 657                 // Check if directory is allocated
 658                 if( (gaPageDir[i] & 1) == 0 ) {
 659                         gaTmpDir[i] = 0;
 660                         continue;
 661                 }
 662
 663                 // We don't care about other kernel stacks, just the current one
 664                 if( i != kStackBase >> 22 ) {
 665                         MM_DerefPhys( gaPageDir[i] & ~0xFFF );
 666                         gaTmpDir[i] = 0;
 667                         continue;
 668                 }
 669
 670                 // Create a copy
 671                 gaTmpDir[i] = MM_AllocPhys() | 3;
 672                 INVLPG( &gaTmpTable[i*1024] );
 673                 for( j = 0; j < 1024; j ++ )
 674                 {
 675                         // Is the page allocated? If not, skip
 676                         if( !(gaPageTable[i*1024+j] & 1) ) {
 677                                 gaTmpTable[i*1024+j] = 0;
 678                                 continue;
 679                         }
 680
 681                         // We don't care about other kernel stacks
 682                         if( ((i*1024+j)*4096 & ~(MM_KERNEL_STACK_SIZE-1)) != kStackBase ) {
 683                                 gaTmpTable[i*1024+j] = 0;
 684                                 continue;
 685                         }
 686
 687                         // Allocate page
 688                         gaTmpTable[i*1024+j] = MM_AllocPhys() | 3;
 689
 690                         void *tmp = MM_MapTemp( gaTmpTable[i*1024+j] & ~0xFFF );
 691                         memcpy( tmp, (void *)( (i*1024+j)*PAGE_SIZE ), PAGE_SIZE );
 692                         MM_FreeTemp( tmp );
 693                 }
 694         }
 695
 696         REL_TEMP_MAPPING();
 697
 698         //LEAVE('x', ret);
 699         return ret;
 700 }
 701
 702 /**
 703  * \fn tVAddr MM_NewKStack(void)
 704  * \brief Create a new kernel stack
 705  */
 706 tVAddr MM_NewKStack(void)
 707 {
 708         for(tVAddr base = MM_KERNEL_STACKS; base < MM_KERNEL_STACKS_END; base += MM_KERNEL_STACK_SIZE)
 709         {
 710                 tPage   *pageptr = (void*)base;
 711                 // Check if space is free
 712                 if(MM_GetPhysAddr(pageptr) != 0)
 713                         continue;
 714                 // Allocate
 715                 for(Uint i = 0; i < MM_KERNEL_STACK_SIZE/PAGE_SIZE; i ++ )
 716                 {
 717                         if( MM_Allocate(pageptr + i) == 0 )
 718                         {
 719                                 // On error, print a warning and return error
 720                                 Warning("MM_NewKStack - Out of memory");
 721                                 // - Clean up
 722                                 //for( i += 0x1000 ; i < MM_KERNEL_STACK_SIZE; i += 0x1000 )
 723                                 //      MM_Deallocate(base+i);
 724                                 return 0;
 725                         }
 726                 }
 727                 // Success
 728 //              Log("MM_NewKStack - Allocated %p", base + MM_KERNEL_STACK_SIZE);
 729                 return base+MM_KERNEL_STACK_SIZE;
 730         }
 731         // No stacks left
 732         Log_Warning("MMVirt", "MM_NewKStack - No address space left");
 733         return 0;
 734 }
 735
 736 /**
 737  * \fn tVAddr MM_NewWorkerStack()
 738  * \brief Creates a new worker stack
 739  */
 740 tVAddr MM_NewWorkerStack(Uint *StackContents, size_t ContentsSize)
 741 {
 742         Uint    base;
 743         tPAddr  page;
 744
 745         LOG("(StackContents=%p,ContentsSize=%i)", StackContents, ContentsSize);
 746         // TODO: Thread safety
 747         // Find a free worker stack address
 748         for(base = giLastUsedWorker; base < NUM_WORKER_STACKS; base++)
 749         {
 750                 // Used block
 751                 if( gWorkerStacks[base/32] == -1 ) {
 752                         base += 31;     base &= ~31;
 753                         base --;        // Counteracted by the base++
 754                         continue;
 755                 }
 756                 // Used stack
 757                 if( gWorkerStacks[base/32] & (1 << base) ) {
 758                         continue;
 759                 }
 760                 break;
 761         }
 762         if(base >= NUM_WORKER_STACKS) {
 763                 Log_Error("MMVirt", "Uh-oh! Out of worker stacks");
 764                 return 0;
 765         }
 766         LOG("base=0x%x", base);
 767
 768         // It's ours now!
 769         gWorkerStacks[base/32] |= (1 << base);
 770         // Make life easier for later calls
 771         giLastUsedWorker = base;
 772         // We have one
 773         base = WORKER_STACKS + base * WORKER_STACK_SIZE;
 774         //Log(" MM_NewWorkerStack: base = 0x%x", base);
 775         LOG("base=%p (top)", base);
 776
 777         // Set the temp fractals to TID0's address space
 778         GET_TEMP_MAPPING( ((Uint)gaInitPageDir - KERNEL_BASE) );
 779         INVLPG( gaTmpDir );
 780
 781         // Check if the directory is mapped (we are assuming that the stacks
 782         // will fit neatly in a directory)
 783         LOG("gaTmpDir[ 0x%x ] = 0x%x", base>>22, gaTmpDir[ base >> 22 ]);
 784         if(gaTmpDir[ base >> 22 ] == 0) {
 785                 gaTmpDir[ base >> 22 ] = MM_AllocPhys() | 3;
 786                 INVLPG( &gaTmpTable[ (base>>12) & ~0x3FF ] );
 787         }
 788
 789         // Mapping Time!
 790         for( Uint addr = 0; addr < WORKER_STACK_SIZE; addr += 0x1000 )
 791         {
 792                 page = MM_AllocPhys();
 793                 gaTmpTable[ (base + addr) >> 12 ] = page | 3;
 794         }
 795         LOG("mapped");
 796
 797         // Release temporary fractal
 798         REL_TEMP_MAPPING();
 799
 800         // NOTE: Max of 1 page
 801         // `page` is the last allocated page from the previious for loop
 802         LOG("Mapping first page");
 803         char    *tmpPage = MM_MapTemp( page );
 804         LOG("tmpPage=%p", tmpPage);
 805         memcpy( tmpPage + (0x1000 - ContentsSize), StackContents, ContentsSize);
 806         MM_FreeTemp( tmpPage );
 807
 808         //Log("MM_NewWorkerStack: RETURN 0x%x", base);
 809         LOG("return %p", base+WORKER_STACK_SIZE);
 810         return base + WORKER_STACK_SIZE;
 811 }
 812
 813 /**
 814  * \fn void MM_SetFlags(tVAddr VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 815  * \brief Sets the flags on a page
 816  */
 817 void MM_SetFlags(volatile void *VAddr, Uint Flags, Uint Mask)
 818 {
 819         Uint    pagenum = (tVAddr)VAddr >> 12;
 820         if( !(gaPageDir[pagenum >> 10] & 1) )   return ;
 821         if( !(gaPageTable[pagenum] & 1) )       return ;
 822
 823         tTabEnt *ent = &gaPageTable[pagenum];
 824
 825         // Read-Only
 826         if( Mask & MM_PFLAG_RO )
 827         {
 828                 if( Flags & MM_PFLAG_RO ) {
 829                         *ent &= ~PF_WRITE;
 830                 }
 831                 else {
 832                         gaPageDir[pagenum >> 10] |= PF_WRITE;
 833                         *ent |= PF_WRITE;
 834                 }
 835         }
 836
 837         // Kernel
 838         if( Mask & MM_PFLAG_KERNEL )
 839         {
 840                 if( Flags & MM_PFLAG_KERNEL ) {
 841                         *ent &= ~PF_USER;
 842                 }
 843                 else {
 844                         gaPageDir[pagenum >> 10] |= PF_USER;
 845                         *ent |= PF_USER;
 846                 }
 847         }
 848
 849         // Copy-On-Write
 850         if( Mask & MM_PFLAG_COW )
 851         {
 852                 if( Flags & MM_PFLAG_COW ) {
 853                         *ent &= ~PF_WRITE;
 854                         *ent |= PF_COW;
 855                 }
 856                 else {
 857                         *ent &= ~PF_COW;
 858                         *ent |= PF_WRITE;
 859                 }
 860         }
 861
 862         //Log("MM_SetFlags: *ent = 0x%08x, gaPageDir[%i] = 0x%08x",
 863         //      *ent, VAddr >> 22, gaPageDir[VAddr >> 22]);
 864 }
 865
 866 /**
 867  * \brief Get the flags on a page
 868  */
 869 Uint MM_GetFlags(volatile const void *VAddr)
 870 {
 871         Uint    pagenum = (tVAddr)VAddr >> 12;
 872
 873         // Validity Check
 874         if( !(gaPageDir[pagenum >> 10] & 1) )   return 0;
 875         if( !(gaPageTable[pagenum] & 1) )       return 0;
 876
 877         tTabEnt *ent = &gaPageTable[pagenum];
 878
 879         Uint    ret = 0;
 880         // Read-Only
 881         if( !(*ent & PF_WRITE) )        ret |= MM_PFLAG_RO;
 882         // Kernel
 883         if( !(*ent & PF_USER) ) ret |= MM_PFLAG_KERNEL;
 884         // Copy-On-Write
 885         if( *ent & PF_COW )     ret |= MM_PFLAG_COW;
 886
 887         return ret;
 888 }
 889
 890 /**
 891  * \brief Check if the provided buffer is valid
 892  * \return Boolean valid
 893  */
 894 int MM_IsValidBuffer(tVAddr Addr, size_t Size)
 895 {
 896          int    bIsUser;
 897          int    dir, tab;
 898
 899         Size += Addr & (PAGE_SIZE-1);
 900         Addr &= ~(PAGE_SIZE-1);
 901
 902         dir = Addr >> 22;
 903         tab = Addr >> 12;
 904
 905 //      Debug("Addr = %p, Size = 0x%x, dir = %i, tab = %i", Addr, Size, dir, tab);
 906
 907         if( !(gaPageDir[dir] & 1) )     return 0;
 908         if( !(gaPageTable[tab] & 1) )   return 0;
 909
 910         bIsUser = !!(gaPageTable[tab] & PF_USER);
 911
 912         while( Size >= PAGE_SIZE )
 913         {
 914                 if( (tab & 1023) == 0 )
 915                 {
 916                         dir ++;
 917                         if( !(gaPageDir[dir] & 1) )     return 0;
 918                 }
 919
 920                 if( !(gaPageTable[tab] & 1) )   return 0;
 921                 if( bIsUser && !(gaPageTable[tab] & PF_USER) )  return 0;
 922
 923                 tab ++;
 924                 Size -= PAGE_SIZE;
 925         }
 926         return 1;
 927 }
 928
 929 /**
 930  * \fn tPAddr MM_DuplicatePage(tVAddr VAddr)
 931  * \brief Duplicates a virtual page to a physical one
 932  */
 933 tPAddr MM_DuplicatePage(tVAddr VAddr)
 934 {
 935         tPAddr  ret;
 936         void    *temp;
 937          int    wasRO = 0;
 938
 939         //ENTER("xVAddr", VAddr);
 940
 941         // Check if mapped
 942         if( !(gaPageDir  [VAddr >> 22] & PF_PRESENT) )  return 0;
 943         if( !(gaPageTable[VAddr >> 12] & PF_PRESENT) )  return 0;
 944
 945         // Page Align
 946         VAddr &= ~0xFFF;
 947
 948         // Allocate new page
 949         ret = MM_AllocPhys();
 950         if( !ret ) {
 951                 return 0;
 952         }
 953
 954         // Write-lock the page (to keep data constistent), saving its R/W state
 955         wasRO = (gaPageTable[VAddr >> 12] & PF_WRITE ? 0 : 1);
 956         gaPageTable[VAddr >> 12] &= ~PF_WRITE;
 957         INVLPG( VAddr );
 958
 959         // Copy Data
 960         temp = MM_MapTemp(ret);
 961         memcpy( temp, (void*)VAddr, 0x1000 );
 962         MM_FreeTemp(temp);
 963
 964         // Restore Writeable status
 965         if(!wasRO)      gaPageTable[VAddr >> 12] |= PF_WRITE;
 966         INVLPG(VAddr);
 967
 968         //LEAVE('X', ret);
 969         return ret;
 970 }
 971
 972 /**
 973  * \fn Uint MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 974  * \brief Create a temporary memory mapping
 975  * \todo Show Luigi Barone (C Lecturer) and see what he thinks
 976  */
 977 void *MM_MapTemp(tPAddr PAddr)
 978 {
 979         ENTER("PPAddr", PAddr);
 980
 981         PAddr &= ~0xFFF;
 982
 983         if( Semaphore_Wait(&gTempMappingsSem, 1) != 1 )
 984                 return NULL;
 985         LOG("Semaphore good");
 986         Mutex_Acquire( &glTempMappings );
 987         for( int i = 0; i < NUM_TEMP_PAGES; i ++ )
 988         {
 989                 Uint32  *pte = &gaPageTable[ (TEMP_MAP_ADDR >> 12) + i ];
 990                 LOG("%i: %x", i, *pte);
 991                 // Check if page used
 992                 if(*pte & 1)    continue;
 993                 // Mark as used
 994                 *pte = PAddr | 3;
 995                 INVLPG( TEMP_MAP_ADDR + (i << 12) );
 996                 LEAVE('p', TEMP_MAP_ADDR + (i << 12));
 997                 Mutex_Release( &glTempMappings );
 998                 return (void*)( TEMP_MAP_ADDR + (i << 12) );
 999         }
1000         Mutex_Release( &glTempMappings );
1001         Log_KernelPanic("MMVirt", "Semaphore suplied a mapping, but none are avaliable");
1002         return NULL;
1003 }
1004
1005 /**
1006  * \fn void MM_FreeTemp(tVAddr PAddr)
1007  * \brief Free's a temp mapping
1008  */
1009 void MM_FreeTemp(void *VAddr)
1010 {
1011          int    i = (tVAddr)VAddr >> 12;
1012         //ENTER("xVAddr", VAddr);
1013
1014         if(i >= (TEMP_MAP_ADDR >> 12)) {
1015                 gaPageTable[ i ] = 0;
1016                 Semaphore_Signal(&gTempMappingsSem, 1);
1017         }
1018
1019         //LEAVE('-');
1020 }
1021
1022 /**
1023  * \fn tVAddr MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
1024  * \brief Allocates a contigous number of pages
1025  */
1026 void *MM_MapHWPages(tPAddr PAddr, Uint Number)
1027 {
1028          int    j;
1029
1030         PAddr &= ~0xFFF;
1031
1032         if( PAddr < 1024*1024 && (1024*1024-PAddr) >= Number * PAGE_SIZE )
1033         {
1034                 return (void*)(KERNEL_BASE + PAddr);
1035         }
1036
1037         // Scan List
1038         for( int i = 0; i < NUM_HW_PAGES; i ++ )
1039         {
1040                 // Check if addr used
1041                 if( gaPageTable[ (HW_MAP_ADDR >> 12) + i ] & 1 )
1042                         continue;
1043
1044                 // Check possible region
1045                 for( j = 0; j < Number && i + j < NUM_HW_PAGES; j ++ )
1046                 {
1047                         // If there is an allocated page in the region we are testing, break
1048                         if( gaPageTable[ (HW_MAP_ADDR >> 12) + i + j ] & 1 )    break;
1049                 }
1050                 // Is it all free?
1051                 if( j == Number )
1052                 {
1053                         // Allocate
1054                         for( j = 0; j < Number; j++ ) {
1055                                 MM_RefPhys( PAddr + (j<<12) );
1056                                 gaPageTable[ (HW_MAP_ADDR >> 12) + i + j ] = (PAddr + (j<<12)) | 3;
1057                         }
1058                         return (void*)(HW_MAP_ADDR + (i<<12));
1059                 }
1060         }
1061         // If we don't find any, return NULL
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 /**
1066  * \fn tVAddr MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
1067  * \brief Allocates DMA physical memory
1068  * \param Pages Number of pages required
1069  * \param MaxBits       Maximum number of bits the physical address can have
1070  * \param PhysAddr      Pointer to the location to place the physical address allocated
1071  * \return Virtual address allocate
1072  */
1073 void *MM_AllocDMA(int Pages, int MaxBits, tPAddr *PhysAddr)
1074 {
1075         tPAddr  phys;
1076         void    *ret;
1077
1078         ENTER("iPages iMaxBits pPhysAddr", Pages, MaxBits, PhysAddr);
1079
1080         if(MaxBits == -1)
1081                 MaxBits = PHYS_BITS;
1082
1083         // Sanity Check
1084         if(MaxBits < 12) {
1085                 LEAVE('i', 0);
1086                 return 0;
1087         }
1088
1089         // Fast Allocate
1090         if(Pages == 1 && MaxBits >= PHYS_BITS)
1091         {
1092                 phys = MM_AllocPhys();
1093                 if( PhysAddr )
1094                         *PhysAddr = phys;
1095                 if( !phys ) {
1096                         LEAVE_RET('i', 0);
1097                 }
1098                 ret = MM_MapHWPages(phys, 1);
1099                 if(ret == 0) {
1100                         MM_DerefPhys(phys);
1101                         LEAVE('i', 0);
1102                         return 0;
1103                 }
1104                 LEAVE('x', ret);
1105                 return (void*)ret;
1106         }
1107
1108         // Slow Allocate
1109         phys = MM_AllocPhysRange(Pages, MaxBits);
1110         // - Was it allocated?
1111         if(phys == 0) {
1112                 LEAVE('i', 0);
1113                 return 0;
1114         }
1115
1116         // Allocated successfully, now map
1117         ret = MM_MapHWPages(phys, Pages);
1118         // - MapHWPages references the memory, so release references
1119         for( int i = 0; i < Pages; i ++ )
1120                 MM_DerefPhys(phys + i*PAGE_SIZE);
1121         if( ret == 0 ) {
1122                 LEAVE('i', 0);
1123                 return 0;
1124         }
1125
1126         if( PhysAddr )
1127                 *PhysAddr = phys;
1128         LEAVE('x', ret);
1129         return (void*)ret;
1130 }
1131
1132 /**
1133  * \fn void MM_UnmapHWPages(tVAddr VAddr, Uint Number)
1134  * \brief Unmap a hardware page
1135  */
1136 void MM_UnmapHWPages(volatile void *Base, Uint Number)
1137 {
1138         tVAddr  VAddr = (tVAddr)Base;
1139         //Log_Debug("VirtMem", "MM_UnmapHWPages: (VAddr=0x%08x, Number=%i)", VAddr, Number);
1140
1141         //
1142         if( KERNEL_BASE <= VAddr && VAddr < KERNEL_BASE + 1024*1024 )
1143                 return ;
1144
1145         Uint pagenum = VAddr >> 12;
1146
1147         // Sanity Check
1148         if(VAddr < HW_MAP_ADDR || VAddr+Number*0x1000 > HW_MAP_MAX)     return;
1149
1150
1151         Mutex_Acquire( &glTempMappings );       // Temp and HW share a directory, so they share a lock
1152
1153         for( Uint i = 0; i < Number; i ++ )
1154         {
1155                 MM_DerefPhys( gaPageTable[ pagenum + i ] & ~0xFFF );
1156                 gaPageTable[ pagenum + i ] = 0;
1157                 INVLPG( (tVAddr)(pagenum + i) << 12 );
1158         }
1159
1160         Mutex_Release( &glTempMappings );
1161 }
1162