sys/mips/mips/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  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  *      from: @(#)vm_machdep.c  7.3 (Berkeley) 5/13/91
  36  *      Utah $Hdr: vm_machdep.c 1.16.1.1 89/06/23$
  37  *      from: src/sys/i386/i386/vm_machdep.c,v 1.132.2.2 2000/08/26 04:19:26 yokota
  38  *      JNPR: vm_machdep.c,v 1.8.2.2 2007/08/16 15:59:17 girish
  39  */
  40
  41 #include <sys/cdefs.h>
  42 __FBSDID("$FreeBSD$");
  43
  44 #include <sys/param.h>
  45 #include <sys/systm.h>
  46 #include <sys/malloc.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/syscall.h>
  49 #include <sys/buf.h>
  50 #include <sys/vnode.h>
  51 #include <sys/vmmeter.h>
  52 #include <sys/kernel.h>
  53 #include <sys/sysctl.h>
  54 #include <sys/unistd.h>
  55
  56 #include <machine/clock.h>
  57 #include <machine/cpu.h>
  58 #include <machine/md_var.h>
  59 #include <machine/pcb.h>
  60 #include <machine/pltfm.h>
  61
  62 #include <vm/vm.h>
  63 #include <vm/vm_param.h>
  64 #include <sys/lock.h>
  65 #include <vm/vm_kern.h>
  66 #include <vm/vm_page.h>
  67 #include <vm/vm_map.h>
  68 #include <vm/vm_extern.h>
  69
  70 #include <sys/user.h>
  71 #include <sys/mbuf.h>
  72 #include <sys/sf_buf.h>
  73
  74 #ifndef NSFBUFS
  75 #define NSFBUFS         (512 + maxusers * 16)
  76 #endif
  77
  78 static void     sf_buf_init(void *arg);
  79 SYSINIT(sock_sf, SI_SUB_MBUF, SI_ORDER_ANY, sf_buf_init, NULL);
  80
  81 LIST_HEAD(sf_head, sf_buf);
  82
  83
  84 /*
  85  * A hash table of active sendfile(2) buffers
  86  */
  87 static struct sf_head *sf_buf_active;
  88 static u_long sf_buf_hashmask;
  89
  90 #define SF_BUF_HASH(m)  (((m) - vm_page_array) & sf_buf_hashmask)
  91
  92 static TAILQ_HEAD(, sf_buf) sf_buf_freelist;
  93 static u_int    sf_buf_alloc_want;
  94
  95 /*
  96  * A lock used to synchronize access to the hash table and free list
  97  */
  98 static struct mtx sf_buf_lock;
  99
 100 /*
 101  * Finish a fork operation, with process p2 nearly set up.
 102  * Copy and update the pcb, set up the stack so that the child
 103  * ready to run and return to user mode.
 104  */
 105 void
 106 cpu_fork(register struct thread *td1,register struct proc *p2,
 107     struct thread *td2,int flags)
 108 {
 109         register struct proc *p1;
 110         struct pcb *pcb2;
 111
 112         p1 = td1->td_proc;
 113         if ((flags & RFPROC) == 0)
 114                 return;
 115         /* It is assumed that the vm_thread_alloc called
 116          * cpu_thread_alloc() before cpu_fork is called.
 117          */
 118
 119         /* Point the pcb to the top of the stack */
 120         pcb2 = td2->td_pcb;
 121
 122         /* Copy p1's pcb, note that in this case
 123          * our pcb also includes the td_frame being copied
 124          * too. The older mips2 code did an additional copy
 125          * of the td_frame, for us thats not needed any
 126          * longer (this copy does them both
 127          */
 128         bcopy(td1->td_pcb, pcb2, sizeof(*pcb2));
 129
 130         /* Point mdproc and then copy over td1's contents
 131          * md_proc is empty for MIPS
 132          */
 133         td2->td_md.md_flags = td1->td_md.md_flags & MDTD_FPUSED;
 134
 135         /*
 136          * Set up return-value registers as fork() libc stub expects.
 137          */
 138         td2->td_frame->v0 = 0;
 139         td2->td_frame->v1 = 1;
 140         td2->td_frame->a3 = 0;
 141
 142         if (td1 == PCPU_GET(fpcurthread))
 143                 MipsSaveCurFPState(td1);
 144
 145         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_RA] = (register_t)fork_trampoline;
 146         /* Make sp 64-bit aligned */
 147         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_SP] = (register_t)(((vm_offset_t)td2->td_pcb &
 148             ~(sizeof(__int64_t) - 1)) - STAND_FRAME_SIZE);
 149         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_S0] = (register_t)fork_return;
 150         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_S1] = (register_t)td2;
 151         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_S2] = (register_t)td2->td_frame;
 152         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_SR] = SR_INT_MASK;
 153         /*
 154          * FREEBSD_DEVELOPERS_FIXME:
 155          * Setup any other CPU-Specific registers (Not MIPS Standard)
 156          * and/or bits in other standard MIPS registers (if CPU-Specific)
 157          *  that are needed.
 158          */
 159
 160         td2->td_md.md_saved_intr = MIPS_SR_INT_IE;
 161         td2->td_md.md_spinlock_count = 1;
 162 #ifdef TARGET_OCTEON
 163         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_SR] |= MIPS_SR_COP_2_BIT | MIPS32_SR_PX | MIPS_SR_UX | MIPS_SR_KX | MIPS_SR_SX;
 164 #endif
 165
 166 }
 167
 168 /*
 169  * Intercept the return address from a freshly forked process that has NOT
 170  * been scheduled yet.
 171  *
 172  * This is needed to make kernel threads stay in kernel mode.
 173  */
 174 void
 175 cpu_set_fork_handler(struct thread *td, void (*func) __P((void *)), void *arg)
 176 {
 177         /*
 178          * Note that the trap frame follows the args, so the function
 179          * is really called like this:  func(arg, frame);
 180          */
 181         td->td_pcb->pcb_context.val[PCB_REG_S0] = (register_t) func;
 182         td->td_pcb->pcb_context.val[PCB_REG_S1] = (register_t) arg;
 183 }
 184
 185 void
 186 cpu_exit(struct thread *td)
 187 {
 188 }
 189
 190 void
 191 cpu_thread_exit(struct thread *td)
 192 {
 193
 194         if (PCPU_GET(fpcurthread) == td)
 195                 PCPU_GET(fpcurthread) = (struct thread *)0;
 196 }
 197
 198 void
 199 cpu_thread_free(struct thread *td)
 200 {
 201 }
 202
 203 void
 204 cpu_thread_clean(struct thread *td)
 205 {
 206 }
 207
 208 void
 209 cpu_thread_swapin(struct thread *td)
 210 {
 211         pt_entry_t *pte;
 212         int i;
 213
 214         /*
 215          * The kstack may be at a different physical address now.
 216          * Cache the PTEs for the Kernel stack in the machine dependent
 217          * part of the thread struct so cpu_switch() can quickly map in
 218          * the pcb struct and kernel stack.
 219          */
 220         if (!(pte = pmap_segmap(kernel_pmap, td->td_md.md_realstack)))
 221                 panic("cpu_thread_swapin: invalid segmap");
 222         pte += ((vm_offset_t)td->td_md.md_realstack >> PGSHIFT) & (NPTEPG - 1);
 223
 224         for (i = 0; i < KSTACK_PAGES - 1; i++) {
 225                 td->td_md.md_upte[i] = *pte & ~(PTE_RO|PTE_WIRED);
 226                 pte++;
 227         }
 228 }
 229
 230 void
 231 cpu_thread_swapout(struct thread *td)
 232 {
 233 }
 234
 235 void
 236 cpu_thread_alloc(struct thread *td)
 237 {
 238         pt_entry_t *pte;
 239         int i;
 240
 241         if(td->td_kstack & (1 << PAGE_SHIFT))
 242                 td->td_md.md_realstack = td->td_kstack + PAGE_SIZE;
 243         else
 244                 td->td_md.md_realstack = td->td_kstack;
 245
 246         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_md.md_realstack +
 247             (td->td_kstack_pages - 1) * PAGE_SIZE) - 1;
 248         td->td_frame = &td->td_pcb->pcb_regs;
 249
 250         if (!(pte = pmap_segmap(kernel_pmap, td->td_md.md_realstack)))
 251                 panic("cpu_thread_alloc: invalid segmap");
 252         pte += ((vm_offset_t)td->td_md.md_realstack >> PGSHIFT) & (NPTEPG - 1);
 253
 254         for (i = 0; i < KSTACK_PAGES - 1; i++) {
 255                 td->td_md.md_upte[i] = *pte & ~(PTE_RO|PTE_WIRED);
 256                 pte++;
 257         }
 258 }
 259
 260 void
 261 cpu_set_syscall_retval(struct thread *td, int error)
 262 {
 263         struct trapframe *locr0 = td->td_frame;
 264         unsigned int code;
 265         int quad_syscall;
 266
 267         code = locr0->v0;
 268         quad_syscall = 0;
 269         if (code == SYS_syscall)
 270                 code = locr0->a0;
 271         else if (code == SYS___syscall) {
 272                 code = _QUAD_LOWWORD ? locr0->a1 : locr0->a0;
 273                 quad_syscall = 1;
 274         }
 275
 276         switch (error) {
 277         case 0:
 278                 if (quad_syscall && code != SYS_lseek) {
 279                         /*
 280                          * System call invoked through the
 281                          * SYS___syscall interface but the
 282                          * return value is really just 32
 283                          * bits.
 284                          */
 285                         locr0->v0 = td->td_retval[0];
 286                         if (_QUAD_LOWWORD)
 287                                 locr0->v1 = td->td_retval[0];
 288                         locr0->a3 = 0;
 289                 } else {
 290                         locr0->v0 = td->td_retval[0];
 291                         locr0->v1 = td->td_retval[1];
 292                         locr0->a3 = 0;
 293                 }
 294                 break;
 295
 296         case ERESTART:
 297                 locr0->pc = td->td_pcb->pcb_tpc;
 298                 break;
 299
 300         case EJUSTRETURN:
 301                 break;  /* nothing to do */
 302
 303         default:
 304                 if (quad_syscall && code != SYS_lseek) {
 305                         locr0->v0 = error;
 306                         if (_QUAD_LOWWORD)
 307                                 locr0->v1 = error;
 308                         locr0->a3 = 1;
 309                 } else {
 310                         locr0->v0 = error;
 311                         locr0->a3 = 1;
 312                 }
 313         }
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Initialize machine state (pcb and trap frame) for a new thread about to
 318  * upcall. Put enough state in the new thread's PCB to get it to go back
 319  * userret(), where we can intercept it again to set the return (upcall)
 320  * Address and stack, along with those from upcals that are from other sources
 321  * such as those generated in thread_userret() itself.
 322  */
 323 void
 324 cpu_set_upcall(struct thread *td, struct thread *td0)
 325 {
 326         struct pcb *pcb2;
 327
 328         /* Point the pcb to the top of the stack. */
 329         pcb2 = td->td_pcb;
 330
 331         /*
 332          * Copy the upcall pcb.  This loads kernel regs.
 333          * Those not loaded individually below get their default
 334          * values here.
 335          *
 336          * XXXKSE It might be a good idea to simply skip this as
 337          * the values of the other registers may be unimportant.
 338          * This would remove any requirement for knowing the KSE
 339          * at this time (see the matching comment below for
 340          * more analysis) (need a good safe default).
 341          * In MIPS, the trapframe is the first element of the PCB
 342          * and gets copied when we copy the PCB. No seperate copy
 343          * is needed.
 344          */
 345         bcopy(td0->td_pcb, pcb2, sizeof(*pcb2));
 346
 347         /*
 348          * Set registers for trampoline to user mode.
 349          */
 350
 351         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_RA] = (register_t)fork_trampoline;
 352         /* Make sp 64-bit aligned */
 353         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_SP] = (register_t)(((vm_offset_t)td->td_pcb &
 354             ~(sizeof(__int64_t) - 1)) - STAND_FRAME_SIZE);
 355         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_S0] = (register_t)fork_return;
 356         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_S1] = (register_t)td;
 357         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_S2] = (register_t)td->td_frame;
 358
 359
 360         /* Dont set IE bit in SR. sched lock release will take care of it */
 361 /* idle_mask is jmips pcb2->pcb_context.val[11] = (ALL_INT_MASK & idle_mask); */
 362         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_SR] = SR_INT_MASK;
 363 #ifdef TARGET_OCTEON
 364         pcb2->pcb_context.val[PCB_REG_SR] |= MIPS_SR_COP_2_BIT | MIPS_SR_COP_0_BIT |
 365           MIPS32_SR_PX | MIPS_SR_UX | MIPS_SR_KX | MIPS_SR_SX;
 366 #endif
 367
 368         /*
 369          * FREEBSD_DEVELOPERS_FIXME:
 370          * Setup any other CPU-Specific registers (Not MIPS Standard)
 371          * that are needed.
 372          */
 373
 374         /* SMP Setup to release sched_lock in fork_exit(). */
 375         td->td_md.md_spinlock_count = 1;
 376         td->td_md.md_saved_intr = MIPS_SR_INT_IE;
 377 #if 0
 378             /* Maybe we need to fix this? */
 379         td->td_md.md_saved_sr = ( (MIPS_SR_COP_2_BIT | MIPS_SR_COP_0_BIT) |
 380                                   (MIPS32_SR_PX | MIPS_SR_UX | MIPS_SR_KX | MIPS_SR_SX) |
 381                                   (MIPS_SR_INT_IE | MIPS_HARD_INT_MASK));
 382 #endif
 383 }
 384
 385 /*
 386  * Set that machine state for performing an upcall that has to
 387  * be done in thread_userret() so that those upcalls generated
 388  * in thread_userret() itself can be done as well.
 389  */
 390 void
 391 cpu_set_upcall_kse(struct thread *td, void (*entry)(void *), void *arg,
 392     stack_t *stack)
 393 {
 394         struct trapframe *tf;
 395         u_int32_t sp;
 396
 397         /*
 398         * At the point where a function is called, sp must be 8
 399         * byte aligned[for compatibility with 64-bit CPUs]
 400         * in ``See MIPS Run'' by D. Sweetman, p. 269
 401         * align stack */
 402         sp = ((uint32_t)(stack->ss_sp + stack->ss_size) & ~0x7) -
 403             STAND_FRAME_SIZE;
 404
 405         /*
 406          * Set the trap frame to point at the beginning of the uts
 407          * function.
 408          */
 409         tf = td->td_frame;
 410         bzero(tf, sizeof(struct trapframe));
 411         tf->sp = (register_t)sp;
 412         tf->pc = (register_t)entry;
 413         tf->a0 = (register_t)arg;
 414
 415         tf->sr = SR_KSU_USER | SR_EXL;
 416 #ifdef TARGET_OCTEON
 417         tf->sr |=  MIPS_SR_INT_IE | MIPS_SR_COP_0_BIT | MIPS_SR_UX |
 418           MIPS_SR_KX;
 419 #endif
 420 /*      tf->sr |= (ALL_INT_MASK & idle_mask) | SR_INT_ENAB; */
 421         /**XXX the above may now be wrong -- mips2 implements this as panic */
 422         /*
 423          * FREEBSD_DEVELOPERS_FIXME:
 424          * Setup any other CPU-Specific registers (Not MIPS Standard)
 425          * that are needed.
 426          */
 427 }
 428 /*
 429  * Convert kernel VA to physical address
 430  */
 431 u_long
 432 kvtop(void *addr)
 433 {
 434         vm_offset_t va;
 435
 436         va = pmap_kextract((vm_offset_t)addr);
 437         if (va == 0)
 438                 panic("kvtop: zero page frame");
 439         return((int)va);
 440 }
 441
 442 /*
 443  * Implement the pre-zeroed page mechanism.
 444  * This routine is called from the idle loop.
 445  */
 446
 447 #define ZIDLE_LO(v)     ((v) * 2 / 3)
 448 #define ZIDLE_HI(v)     ((v) * 4 / 5)
 449
 450 /*
 451  * Tell whether this address is in some physical memory region.
 452  * Currently used by the kernel coredump code in order to avoid
 453  * dumping non-memory physical address space.
 454  */
 455 int
 456 is_physical_memory(vm_offset_t addr)
 457 {
 458         if (addr >= SDRAM_ADDR_START && addr <= SDRAM_ADDR_END)
 459                 return 1;
 460         else
 461                 return 0;
 462 }
 463
 464 int
 465 is_cacheable_mem(vm_offset_t pa)
 466 {
 467         if ((pa >= SDRAM_ADDR_START && pa <= SDRAM_ADDR_END) ||
 468 #ifdef FLASH_ADDR_START
 469             (pa >= FLASH_ADDR_START && pa <= FLASH_ADDR_END))
 470 #else
 471             0)
 472 #endif
 473                 return 1;
 474         else
 475                 return 0;
 476 }
 477
 478 /*
 479  * Allocate a pool of sf_bufs (sendfile(2) or "super-fast" if you prefer. :-))
 480  */
 481 static void
 482 sf_buf_init(void *arg)
 483 {
 484         struct sf_buf *sf_bufs;
 485         vm_offset_t sf_base;
 486         int i;
 487
 488         nsfbufs = NSFBUFS;
 489         TUNABLE_INT_FETCH("kern.ipc.nsfbufs", &nsfbufs);
 490
 491         sf_buf_active = hashinit(nsfbufs, M_TEMP, &sf_buf_hashmask);
 492         TAILQ_INIT(&sf_buf_freelist);
 493         sf_base = kmem_alloc_nofault(kernel_map, nsfbufs * PAGE_SIZE);
 494         sf_bufs = malloc(nsfbufs * sizeof(struct sf_buf), M_TEMP,
 495             M_NOWAIT | M_ZERO);
 496         for (i = 0; i < nsfbufs; i++) {
 497                 sf_bufs[i].kva = sf_base + i * PAGE_SIZE;
 498                 TAILQ_INSERT_TAIL(&sf_buf_freelist, &sf_bufs[i], free_entry);
 499         }
 500         sf_buf_alloc_want = 0;
 501         mtx_init(&sf_buf_lock, "sf_buf", NULL, MTX_DEF);
 502 }
 503
 504 /*
 505  * Allocate an sf_buf for the given vm_page.  On this machine, however, there
 506  * is no sf_buf object.  Instead, an opaque pointer to the given vm_page is
 507  * returned.
 508  */
 509 struct sf_buf *
 510 sf_buf_alloc(struct vm_page *m, int flags)
 511 {
 512         struct sf_head *hash_list;
 513         struct sf_buf *sf;
 514         int error;
 515
 516         hash_list = &sf_buf_active[SF_BUF_HASH(m)];
 517         mtx_lock(&sf_buf_lock);
 518         LIST_FOREACH(sf, hash_list, list_entry) {
 519                 if (sf->m == m) {
 520                         sf->ref_count++;
 521                         if (sf->ref_count == 1) {
 522                                 TAILQ_REMOVE(&sf_buf_freelist, sf, free_entry);
 523                                 nsfbufsused++;
 524                                 nsfbufspeak = imax(nsfbufspeak, nsfbufsused);
 525                         }
 526                         goto done;
 527                 }
 528         }
 529         while ((sf = TAILQ_FIRST(&sf_buf_freelist)) == NULL) {
 530                 if (flags & SFB_NOWAIT)
 531                         goto done;
 532                 sf_buf_alloc_want++;
 533                 mbstat.sf_allocwait++;
 534                 error = msleep(&sf_buf_freelist, &sf_buf_lock,
 535                     (flags & SFB_CATCH) ? PCATCH | PVM : PVM, "sfbufa", 0);
 536                 sf_buf_alloc_want--;
 537
 538                 /*
 539                  * If we got a signal, don't risk going back to sleep.
 540                  */
 541                 if (error)
 542                         goto done;
 543         }
 544         TAILQ_REMOVE(&sf_buf_freelist, sf, free_entry);
 545         if (sf->m != NULL)
 546                 LIST_REMOVE(sf, list_entry);
 547         LIST_INSERT_HEAD(hash_list, sf, list_entry);
 548         sf->ref_count = 1;
 549         sf->m = m;
 550         nsfbufsused++;
 551         nsfbufspeak = imax(nsfbufspeak, nsfbufsused);
 552         pmap_qenter(sf->kva, &sf->m, 1);
 553 done:
 554         mtx_unlock(&sf_buf_lock);
 555         return (sf);
 556 }
 557
 558 /*
 559  * Free the sf_buf.  In fact, do nothing because there are no resources
 560  * associated with the sf_buf.
 561  */
 562 void
 563 sf_buf_free(struct sf_buf *sf)
 564 {
 565         mtx_lock(&sf_buf_lock);
 566         sf->ref_count--;
 567         if (sf->ref_count == 0) {
 568                 TAILQ_INSERT_TAIL(&sf_buf_freelist, sf, free_entry);
 569                 nsfbufsused--;
 570                 if (sf_buf_alloc_want > 0)
 571                         wakeup_one(&sf_buf_freelist);
 572         }
 573         mtx_unlock(&sf_buf_lock);
 574 }
 575
 576 /*
 577  * Software interrupt handler for queued VM system processing.
 578  */
 579 void
 580 swi_vm(void *dummy)
 581 {
 582 }
 583
 584 int
 585 cpu_set_user_tls(struct thread *td, void *tls_base)
 586 {
 587
 588         /* TBD */
 589         return (0);
 590 }
 591
 592 void
 593 cpu_throw(struct thread *old, struct thread *new)
 594 {
 595
 596         func_2args_asmmacro(&mips_cpu_throw, old, new);
 597         panic("mips_cpu_throw() returned");
 598 }