]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/amd64/amd64/vm_machdep.c
MFC r199135:
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / amd64 / amd64 / vm_machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1986 The Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1989, 1990 William Jolitz
4  * Copyright (c) 1994 John Dyson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
8  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
9  * Science Department, and William Jolitz.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
20  *    must display the following acknowledgement:
21  *      This product includes software developed by the University of
22  *      California, Berkeley and its contributors.
23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  *      from: @(#)vm_machdep.c  7.3 (Berkeley) 5/13/91
40  *      Utah $Hdr: vm_machdep.c 1.16.1.1 89/06/23$
41  */
42
43 #include <sys/cdefs.h>
44 __FBSDID("$FreeBSD$");
45
46 #include "opt_isa.h"
47 #include "opt_cpu.h"
48 #include "opt_compat.h"
49
50 #include <sys/param.h>
51 #include <sys/systm.h>
52 #include <sys/bio.h>
53 #include <sys/buf.h>
54 #include <sys/kernel.h>
55 #include <sys/ktr.h>
56 #include <sys/lock.h>
57 #include <sys/malloc.h>
58 #include <sys/mbuf.h>
59 #include <sys/mutex.h>
60 #include <sys/pioctl.h>
61 #include <sys/proc.h>
62 #include <sys/sf_buf.h>
63 #include <sys/smp.h>
64 #include <sys/sysctl.h>
65 #include <sys/sysent.h>
66 #include <sys/unistd.h>
67 #include <sys/vnode.h>
68 #include <sys/vmmeter.h>
69
70 #include <machine/cpu.h>
71 #include <machine/md_var.h>
72 #include <machine/pcb.h>
73 #include <machine/specialreg.h>
74 #include <machine/tss.h>
75
76 #include <vm/vm.h>
77 #include <vm/vm_extern.h>
78 #include <vm/vm_kern.h>
79 #include <vm/vm_page.h>
80 #include <vm/vm_map.h>
81 #include <vm/vm_param.h>
82
83 #include <amd64/isa/isa.h>
84
85 static void     cpu_reset_real(void);
86 #ifdef SMP
87 static void     cpu_reset_proxy(void);
88 static u_int    cpu_reset_proxyid;
89 static volatile u_int   cpu_reset_proxy_active;
90 #endif
91
92 /*
93  * Finish a fork operation, with process p2 nearly set up.
94  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
95  * ready to run and return to user mode.
96  */
97 void
98 cpu_fork(td1, p2, td2, flags)
99         register struct thread *td1;
100         register struct proc *p2;
101         struct thread *td2;
102         int flags;
103 {
104         register struct proc *p1;
105         struct pcb *pcb2;
106         struct mdproc *mdp1, *mdp2;
107         struct proc_ldt *pldt;
108         pmap_t pmap2;
109
110         p1 = td1->td_proc;
111         if ((flags & RFPROC) == 0) {
112                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
113                         /* unshare user LDT */
114                         mdp1 = &p1->p_md;
115                         mtx_lock(&dt_lock);
116                         if ((pldt = mdp1->md_ldt) != NULL &&
117                             pldt->ldt_refcnt > 1 &&
118                             user_ldt_alloc(p1, 1) == NULL)
119                                 panic("could not copy LDT");
120                         mtx_unlock(&dt_lock);
121                 }
122                 return;
123         }
124
125         /* Ensure that p1's pcb is up to date. */
126         fpuexit(td1);
127
128         /* Point the pcb to the top of the stack */
129         pcb2 = (struct pcb *)(td2->td_kstack +
130             td2->td_kstack_pages * PAGE_SIZE) - 1;
131         td2->td_pcb = pcb2;
132
133         /* Copy p1's pcb */
134         bcopy(td1->td_pcb, pcb2, sizeof(*pcb2));
135
136         /* Point mdproc and then copy over td1's contents */
137         mdp2 = &p2->p_md;
138         bcopy(&p1->p_md, mdp2, sizeof(*mdp2));
139
140         /*
141          * Create a new fresh stack for the new process.
142          * Copy the trap frame for the return to user mode as if from a
143          * syscall.  This copies most of the user mode register values.
144          */
145         td2->td_frame = (struct trapframe *)td2->td_pcb - 1;
146         bcopy(td1->td_frame, td2->td_frame, sizeof(struct trapframe));
147
148         td2->td_frame->tf_rax = 0;              /* Child returns zero */
149         td2->td_frame->tf_rflags &= ~PSL_C;     /* success */
150         td2->td_frame->tf_rdx = 1;
151
152         /*
153          * If the parent process has the trap bit set (i.e. a debugger had
154          * single stepped the process to the system call), we need to clear
155          * the trap flag from the new frame unless the debugger had set PF_FORK
156          * on the parent.  Otherwise, the child will receive a (likely
157          * unexpected) SIGTRAP when it executes the first instruction after
158          * returning  to userland.
159          */
160         if ((p1->p_pfsflags & PF_FORK) == 0)
161                 td2->td_frame->tf_rflags &= ~PSL_T;
162
163         /*
164          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
165          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
166          */
167         pmap2 = vmspace_pmap(p2->p_vmspace);
168         pcb2->pcb_cr3 = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap2->pm_pml4);
169         pcb2->pcb_r12 = (register_t)fork_return;        /* fork_trampoline argument */
170         pcb2->pcb_rbp = 0;
171         pcb2->pcb_rsp = (register_t)td2->td_frame - sizeof(void *);
172         pcb2->pcb_rbx = (register_t)td2;                /* fork_trampoline argument */
173         pcb2->pcb_rip = (register_t)fork_trampoline;
174         /*-
175          * pcb2->pcb_dr*:       cloned above.
176          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
177          * pcb2->pcb_flags:     cloned above.
178          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
179          * pcb2->pcb_[fg]sbase: cloned above
180          */
181
182         /* Setup to release spin count in fork_exit(). */
183         td2->td_md.md_spinlock_count = 1;
184         td2->td_md.md_saved_flags = PSL_KERNEL | PSL_I;
185
186         /* As an i386, do not copy io permission bitmap. */
187         pcb2->pcb_tssp = NULL;
188
189         /* New segment registers. */
190         pcb2->pcb_full_iret = 1;
191
192         /* Copy the LDT, if necessary. */
193         mdp1 = &td1->td_proc->p_md;
194         mdp2 = &p2->p_md;
195         mtx_lock(&dt_lock);
196         if (mdp1->md_ldt != NULL) {
197                 if (flags & RFMEM) {
198                         mdp1->md_ldt->ldt_refcnt++;
199                         mdp2->md_ldt = mdp1->md_ldt;
200                         bcopy(&mdp1->md_ldt_sd, &mdp2->md_ldt_sd, sizeof(struct
201                             system_segment_descriptor));
202                 } else {
203                         mdp2->md_ldt = NULL;
204                         mdp2->md_ldt = user_ldt_alloc(p2, 0);
205                         if (mdp2->md_ldt == NULL)
206                                 panic("could not copy LDT");
207                         amd64_set_ldt_data(td2, 0, max_ldt_segment,
208                             (struct user_segment_descriptor *)
209                             mdp1->md_ldt->ldt_base);
210                 }
211         } else
212                 mdp2->md_ldt = NULL;
213         mtx_unlock(&dt_lock);
214
215         /*
216          * Now, cpu_switch() can schedule the new process.
217          * pcb_rsp is loaded pointing to the cpu_switch() stack frame
218          * containing the return address when exiting cpu_switch.
219          * This will normally be to fork_trampoline(), which will have
220          * %ebx loaded with the new proc's pointer.  fork_trampoline()
221          * will set up a stack to call fork_return(p, frame); to complete
222          * the return to user-mode.
223          */
224 }
225
226 /*
227  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
228  * been scheduled yet.
229  *
230  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
231  */
232 void
233 cpu_set_fork_handler(td, func, arg)
234         struct thread *td;
235         void (*func)(void *);
236         void *arg;
237 {
238         /*
239          * Note that the trap frame follows the args, so the function
240          * is really called like this:  func(arg, frame);
241          */
242         td->td_pcb->pcb_r12 = (long) func;      /* function */
243         td->td_pcb->pcb_rbx = (long) arg;       /* first arg */
244 }
245
246 void
247 cpu_exit(struct thread *td)
248 {
249
250         /*
251          * If this process has a custom LDT, release it.
252          */
253         mtx_lock(&dt_lock);
254         if (td->td_proc->p_md.md_ldt != 0)
255                 user_ldt_free(td);
256         else
257                 mtx_unlock(&dt_lock);
258 }
259
260 void
261 cpu_thread_exit(struct thread *td)
262 {
263         struct pcb *pcb;
264
265         if (td == PCPU_GET(fpcurthread))
266                 fpudrop();
267
268         pcb = td->td_pcb;
269
270         /* Disable any hardware breakpoints. */
271         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
272                 reset_dbregs();
273                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
274         }
275 }
276
277 void
278 cpu_thread_clean(struct thread *td)
279 {
280         struct pcb *pcb;
281
282         pcb = td->td_pcb;
283
284         /*
285          * Clean TSS/iomap
286          */
287         if (pcb->pcb_tssp != NULL) {
288                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb->pcb_tssp,
289                     ctob(IOPAGES + 1));
290                 pcb->pcb_tssp = NULL;
291         }
292 }
293
294 void
295 cpu_thread_swapin(struct thread *td)
296 {
297 }
298
299 void
300 cpu_thread_swapout(struct thread *td)
301 {
302 }
303
304 void
305 cpu_thread_alloc(struct thread *td)
306 {
307
308         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack +
309             td->td_kstack_pages * PAGE_SIZE) - 1;
310         td->td_frame = (struct trapframe *)td->td_pcb - 1;
311 }
312
313 void
314 cpu_thread_free(struct thread *td)
315 {
316
317         cpu_thread_clean(td);
318 }
319
320 void
321 cpu_set_syscall_retval(struct thread *td, int error)
322 {
323
324         switch (error) {
325         case 0:
326                 td->td_frame->tf_rax = td->td_retval[0];
327                 td->td_frame->tf_rdx = td->td_retval[1];
328                 td->td_frame->tf_rflags &= ~PSL_C;
329                 break;
330
331         case ERESTART:
332                 /*
333                  * Reconstruct pc, we know that 'syscall' is 2 bytes.
334                  * We have to do a full context restore so that %r10
335                  * (which was holding the value of %rcx) is restored
336                  * for the next iteration.
337                  */
338                 td->td_frame->tf_rip -= td->td_frame->tf_err;
339                 td->td_frame->tf_r10 = td->td_frame->tf_rcx;
340                 td->td_pcb->pcb_flags |= PCB_FULLCTX;
341                 break;
342
343         case EJUSTRETURN:
344                 break;
345
346         default:
347                 if (td->td_proc->p_sysent->sv_errsize) {
348                         if (error >= td->td_proc->p_sysent->sv_errsize)
349                                 error = -1;     /* XXX */
350                         else
351                                 error = td->td_proc->p_sysent->sv_errtbl[error];
352                 }
353                 td->td_frame->tf_rax = error;
354                 td->td_frame->tf_rflags |= PSL_C;
355                 break;
356         }
357 }
358
359 /*
360  * Initialize machine state (pcb and trap frame) for a new thread about to
361  * upcall. Put enough state in the new thread's PCB to get it to go back 
362  * userret(), where we can intercept it again to set the return (upcall)
363  * Address and stack, along with those from upcals that are from other sources
364  * such as those generated in thread_userret() itself.
365  */
366 void
367 cpu_set_upcall(struct thread *td, struct thread *td0)
368 {
369         struct pcb *pcb2;
370
371         /* Point the pcb to the top of the stack. */
372         pcb2 = td->td_pcb;
373
374         /*
375          * Copy the upcall pcb.  This loads kernel regs.
376          * Those not loaded individually below get their default
377          * values here.
378          */
379         bcopy(td0->td_pcb, pcb2, sizeof(*pcb2));
380         pcb2->pcb_flags &= ~PCB_FPUINITDONE;
381         pcb2->pcb_full_iret = 1;
382
383         /*
384          * Create a new fresh stack for the new thread.
385          */
386         bcopy(td0->td_frame, td->td_frame, sizeof(struct trapframe));
387
388         /* If the current thread has the trap bit set (i.e. a debugger had
389          * single stepped the process to the system call), we need to clear
390          * the trap flag from the new frame. Otherwise, the new thread will
391          * receive a (likely unexpected) SIGTRAP when it executes the first
392          * instruction after returning to userland.
393          */
394         td->td_frame->tf_rflags &= ~PSL_T;
395
396         /*
397          * Set registers for trampoline to user mode.  Leave space for the
398          * return address on stack.  These are the kernel mode register values.
399          */
400         pcb2->pcb_r12 = (register_t)fork_return;            /* trampoline arg */
401         pcb2->pcb_rbp = 0;
402         pcb2->pcb_rsp = (register_t)td->td_frame - sizeof(void *);      /* trampoline arg */
403         pcb2->pcb_rbx = (register_t)td;                     /* trampoline arg */
404         pcb2->pcb_rip = (register_t)fork_trampoline;
405         /*
406          * If we didn't copy the pcb, we'd need to do the following registers:
407          * pcb2->pcb_cr3:       cloned above.
408          * pcb2->pcb_dr*:       cloned above.
409          * pcb2->pcb_savefpu:   cloned above.
410          * pcb2->pcb_onfault:   cloned above (always NULL here?).
411          * pcb2->pcb_[fg]sbase: cloned above
412          */
413
414         /* Setup to release spin count in fork_exit(). */
415         td->td_md.md_spinlock_count = 1;
416         td->td_md.md_saved_flags = PSL_KERNEL | PSL_I;
417 }
418
419 /*
420  * Set that machine state for performing an upcall that has to
421  * be done in thread_userret() so that those upcalls generated
422  * in thread_userret() itself can be done as well.
423  */
424 void
425 cpu_set_upcall_kse(struct thread *td, void (*entry)(void *), void *arg,
426         stack_t *stack)
427 {
428
429         /* 
430          * Do any extra cleaning that needs to be done.
431          * The thread may have optional components
432          * that are not present in a fresh thread.
433          * This may be a recycled thread so make it look
434          * as though it's newly allocated.
435          */
436         cpu_thread_clean(td);
437
438 #ifdef COMPAT_IA32
439         if (td->td_proc->p_sysent->sv_flags & SV_ILP32) {
440                 /*
441                  * Set the trap frame to point at the beginning of the uts
442                  * function.
443                  */
444                 td->td_frame->tf_rbp = 0;
445                 td->td_frame->tf_rsp =
446                    (((uintptr_t)stack->ss_sp + stack->ss_size - 4) & ~0x0f) - 4;
447                 td->td_frame->tf_rip = (uintptr_t)entry;
448
449                 /*
450                  * Pass the address of the mailbox for this kse to the uts
451                  * function as a parameter on the stack.
452                  */
453                 suword32((void *)(td->td_frame->tf_rsp + sizeof(int32_t)),
454                     (uint32_t)(uintptr_t)arg);
455
456                 return;
457         }
458 #endif
459
460         /*
461          * Set the trap frame to point at the beginning of the uts
462          * function.
463          */
464         td->td_frame->tf_rbp = 0;
465         td->td_frame->tf_rsp =
466             ((register_t)stack->ss_sp + stack->ss_size) & ~0x0f;
467         td->td_frame->tf_rsp -= 8;
468         td->td_frame->tf_rip = (register_t)entry;
469         td->td_frame->tf_ds = _udatasel;
470         td->td_frame->tf_es = _udatasel;
471         td->td_frame->tf_fs = _ufssel;
472         td->td_frame->tf_gs = _ugssel;
473         td->td_frame->tf_flags = TF_HASSEGS;
474
475         /*
476          * Pass the address of the mailbox for this kse to the uts
477          * function as a parameter on the stack.
478          */
479         td->td_frame->tf_rdi = (register_t)arg;
480 }
481
482 int
483 cpu_set_user_tls(struct thread *td, void *tls_base)
484 {
485
486         if ((u_int64_t)tls_base >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
487                 return (EINVAL);
488
489 #ifdef COMPAT_IA32
490         if (td->td_proc->p_sysent->sv_flags & SV_ILP32) {
491                 td->td_pcb->pcb_gsbase = (register_t)tls_base;
492                 return (0);
493         }
494 #endif
495         td->td_pcb->pcb_fsbase = (register_t)tls_base;
496         td->td_pcb->pcb_full_iret = 1;
497         return (0);
498 }
499
500 #ifdef SMP
501 static void
502 cpu_reset_proxy()
503 {
504
505         cpu_reset_proxy_active = 1;
506         while (cpu_reset_proxy_active == 1)
507                 ;       /* Wait for other cpu to see that we've started */
508         stop_cpus((1<<cpu_reset_proxyid));
509         printf("cpu_reset_proxy: Stopped CPU %d\n", cpu_reset_proxyid);
510         DELAY(1000000);
511         cpu_reset_real();
512 }
513 #endif
514
515 void
516 cpu_reset()
517 {
518 #ifdef SMP
519         u_int cnt, map;
520
521         if (smp_active) {
522                 map = PCPU_GET(other_cpus) & ~stopped_cpus;
523                 if (map != 0) {
524                         printf("cpu_reset: Stopping other CPUs\n");
525                         stop_cpus(map);
526                 }
527
528                 if (PCPU_GET(cpuid) != 0) {
529                         cpu_reset_proxyid = PCPU_GET(cpuid);
530                         cpustop_restartfunc = cpu_reset_proxy;
531                         cpu_reset_proxy_active = 0;
532                         printf("cpu_reset: Restarting BSP\n");
533
534                         /* Restart CPU #0. */
535                         atomic_store_rel_int(&started_cpus, 1 << 0);
536
537                         cnt = 0;
538                         while (cpu_reset_proxy_active == 0 && cnt < 10000000)
539                                 cnt++;  /* Wait for BSP to announce restart */
540                         if (cpu_reset_proxy_active == 0)
541                                 printf("cpu_reset: Failed to restart BSP\n");
542                         enable_intr();
543                         cpu_reset_proxy_active = 2;
544
545                         while (1);
546                         /* NOTREACHED */
547                 }
548
549                 DELAY(1000000);
550         }
551 #endif
552         cpu_reset_real();
553         /* NOTREACHED */
554 }
555
556 static void
557 cpu_reset_real()
558 {
559         struct region_descriptor null_idt;
560         int b;
561
562         disable_intr();
563
564         /*
565          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
566          * do not turn off GateA20, as any machine that fails
567          * to do the reset here would then end up in no man's land.
568          */
569         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
570         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
571
572         /*
573          * Attempt to force a reset via the Reset Control register at
574          * I/O port 0xcf9.  Bit 2 forces a system reset when it
575          * transitions from 0 to 1.  Bit 1 selects the type of reset
576          * to attempt: 0 selects a "soft" reset, and 1 selects a
577          * "hard" reset.  We try a "hard" reset.  The first write sets
578          * bit 1 to select a "hard" reset and clears bit 2.  The
579          * second write forces a 0 -> 1 transition in bit 2 to trigger
580          * a reset.
581          */
582         outb(0xcf9, 0x2);
583         outb(0xcf9, 0x6);
584         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
585
586         /*
587          * Attempt to force a reset via the Fast A20 and Init register
588          * at I/O port 0x92.  Bit 1 serves as an alternate A20 gate.
589          * Bit 0 asserts INIT# when set to 1.  We are careful to only
590          * preserve bit 1 while setting bit 0.  We also must clear bit
591          * 0 before setting it if it isn't already clear.
592          */
593         b = inb(0x92);
594         if (b != 0xff) {
595                 if ((b & 0x1) != 0)
596                         outb(0x92, b & 0xfe);
597                 outb(0x92, b | 0x1);
598                 DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
599         }
600
601         printf("No known reset method worked, attempting CPU shutdown\n");
602         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for printf to complete */
603
604         /* Wipe the IDT. */
605         null_idt.rd_limit = 0;
606         null_idt.rd_base = 0;
607         lidt(&null_idt);
608
609         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
610         breakpoint();
611
612         /* NOTREACHED */
613         while(1);
614 }
615
616 /*
617  * Allocate an sf_buf for the given vm_page.  On this machine, however, there
618  * is no sf_buf object.  Instead, an opaque pointer to the given vm_page is
619  * returned.
620  */
621 struct sf_buf *
622 sf_buf_alloc(struct vm_page *m, int pri)
623 {
624
625         return ((struct sf_buf *)m);
626 }
627
628 /*
629  * Free the sf_buf.  In fact, do nothing because there are no resources
630  * associated with the sf_buf.
631  */
632 void
633 sf_buf_free(struct sf_buf *sf)
634 {
635 }
636
637 /*
638  * Software interrupt handler for queued VM system processing.
639  */   
640 void  
641 swi_vm(void *dummy) 
642 {     
643         if (busdma_swi_pending != 0)
644                 busdma_swi();
645 }
646
647 /*
648  * Tell whether this address is in some physical memory region.
649  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
650  * dumping the ``ISA memory hole'' which could cause indefinite hangs,
651  * or other unpredictable behaviour.
652  */
653
654 int
655 is_physical_memory(vm_paddr_t addr)
656 {
657
658 #ifdef DEV_ISA
659         /* The ISA ``memory hole''. */
660         if (addr >= 0xa0000 && addr < 0x100000)
661                 return 0;
662 #endif
663
664         /*
665          * stuff other tests for known memory-mapped devices (PCI?)
666          * here
667          */
668
669         return 1;
670 }