lunaix-os/kernel/process/process.c

   1 #include <arch/abi.h>
   2 #include <klibc/string.h>
   3 #include <lunaix/clock.h>
   4 #include <lunaix/common.h>
   5 #include <lunaix/mm/mmap.h>
   6 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   7 #include <lunaix/mm/region.h>
   8 #include <lunaix/mm/valloc.h>
   9 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  10 #include <lunaix/process.h>
  11 #include <lunaix/spike.h>
  12 #include <lunaix/status.h>
  13 #include <lunaix/syscall.h>
  14 #include <lunaix/syslog.h>
  15
  16 LOG_MODULE("PROC")
  17
  18 void*
  19 __dup_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point)
  20 {
  21     void* ptd_pp = pmm_alloc_page(pid, PP_FGPERSIST);
  22     vmm_set_mapping(VMS_SELF, PG_MOUNT_1, ptd_pp, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  23
  24     x86_page_table* ptd = PG_MOUNT_1;
  25     x86_page_table* pptd = (x86_page_table*)(mount_point | (0x3FF << 12));
  26
  27     size_t kspace_l1inx = L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE);
  28
  29     for (size_t i = 0; i < PG_MAX_ENTRIES - 1; i++) {
  30
  31         x86_pte_t ptde = pptd->entry[i];
  32         // 空或者是未在内存中的L1页表项直接照搬过去。
  33         // 内核地址空间直接共享过去。
  34         if (!ptde || i >= kspace_l1inx || !(ptde & PG_PRESENT)) {
  35             ptd->entry[i] = ptde;
  36             continue;
  37         }
  38
  39         // 复制L2页表
  40         void* pt_pp = pmm_alloc_page(pid, PP_FGPERSIST);
  41         vmm_set_mapping(VMS_SELF, PG_MOUNT_2, pt_pp, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  42
  43         x86_page_table* ppt = (x86_page_table*)(mount_point | (i << 12));
  44         x86_page_table* pt = PG_MOUNT_2;
  45
  46         for (size_t j = 0; j < PG_MAX_ENTRIES; j++) {
  47             x86_pte_t pte = ppt->entry[j];
  48             pmm_ref_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(pte));
  49             pt->entry[j] = pte;
  50         }
  51
  52         ptd->entry[i] = (uintptr_t)pt_pp | PG_ENTRY_FLAGS(ptde);
  53     }
  54
  55     ptd->entry[PG_MAX_ENTRIES - 1] = NEW_L1_ENTRY(T_SELF_REF_PERM, ptd_pp);
  56
  57     return ptd_pp;
  58 }
  59
  60 void
  61 __del_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point)
  62 {
  63     x86_page_table* pptd = (x86_page_table*)(mount_point | (0x3FF << 12));
  64
  65     // only remove user address space
  66     for (size_t i = 0; i < L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE); i++) {
  67         x86_pte_t ptde = pptd->entry[i];
  68         if (!ptde || !(ptde & PG_PRESENT)) {
  69             continue;
  70         }
  71
  72         x86_page_table* ppt = (x86_page_table*)(mount_point | (i << 12));
  73
  74         for (size_t j = 0; j < PG_MAX_ENTRIES; j++) {
  75             x86_pte_t pte = ppt->entry[j];
  76             // free the 4KB data page
  77             if ((pte & PG_PRESENT)) {
  78                 pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(pte));
  79             }
  80         }
  81         // free the L2 page table
  82         pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(ptde));
  83     }
  84     // free the L1 directory
  85     pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(pptd->entry[PG_MAX_ENTRIES - 1]));
  86 }
  87
  88 void*
  89 vmm_dup_vmspace(pid_t pid)
  90 {
  91     return __dup_pagetable(pid, VMS_SELF);
  92 }
  93
  94 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, fork)
  95 {
  96     return dup_proc();
  97 }
  98
  99 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, getpid)
 100 {
 101     return __current->pid;
 102 }
 103
 104 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, getppid)
 105 {
 106     return __current->parent->pid;
 107 }
 108
 109 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, getpgid)
 110 {
 111     return __current->pgid;
 112 }
 113
 114 __DEFINE_LXSYSCALL2(int, setpgid, pid_t, pid, pid_t, pgid)
 115 {
 116     struct proc_info* proc = pid ? get_process(pid) : __current;
 117
 118     if (!proc) {
 119         __current->k_status = EINVAL;
 120         return -1;
 121     }
 122
 123     pgid = pgid ? pgid : proc->pid;
 124
 125     struct proc_info* gruppenfuhrer = get_process(pgid);
 126
 127     if (!gruppenfuhrer || proc->pgid == gruppenfuhrer->pid) {
 128         __current->k_status = EINVAL;
 129         return -1;
 130     }
 131
 132     llist_delete(&proc->grp_member);
 133     llist_append(&gruppenfuhrer->grp_member, &proc->grp_member);
 134
 135     proc->pgid = pgid;
 136     return 0;
 137 }
 138
 139 void
 140 __stack_copied(struct mm_region* region)
 141 {
 142     mm_index((void**)&region->proc_vms->stack, region);
 143 }
 144
 145 void
 146 init_proc_user_space(struct proc_info* pcb)
 147 {
 148     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, pcb->page_table);
 149
 150     /*---  分配用户栈  ---*/
 151
 152     struct mm_region* mapped;
 153     struct mmap_param param = { .vms_mnt = VMS_MOUNT_1,
 154                                 .pvms = &pcb->mm,
 155                                 .mlen = USTACK_SIZE,
 156                                 .proct = PROT_READ | PROT_WRITE,
 157                                 .flags = MAP_ANON | MAP_PRIVATE | MAP_FIXED,
 158                                 .type = REGION_TYPE_STACK };
 159
 160     int status = 0;
 161     if ((status = mem_map(NULL, &mapped, USTACK_END, NULL, &param))) {
 162         kprint_panic("fail to alloc user stack: %d", status);
 163     }
 164
 165     mapped->region_copied = __stack_copied;
 166     mm_index((void**)&pcb->mm.stack, mapped);
 167
 168     // TODO other uspace initialization stuff
 169
 170     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 171 }
 172
 173 void
 174 __mark_region(uintptr_t start_vpn, uintptr_t end_vpn, int attr)
 175 {
 176     for (size_t i = start_vpn; i <= end_vpn; i++) {
 177         x86_pte_t* curproc = &PTE_MOUNTED(VMS_SELF, i);
 178         x86_pte_t* newproc = &PTE_MOUNTED(VMS_MOUNT_1, i);
 179         cpu_invplg(newproc);
 180
 181         if ((attr & REGION_MODE_MASK) == REGION_RSHARED) {
 182             // 如果读共享，则将两者的都标注为只读，那么任何写入都将会应用COW策略。
 183             cpu_invplg(curproc);
 184             cpu_invplg(i << 12);
 185             *curproc = *curproc & ~PG_WRITE;
 186             *newproc = *newproc & ~PG_WRITE;
 187         } else {
 188             // 如果是私有页，则将该页从新进程中移除。
 189             *newproc = 0;
 190         }
 191     }
 192 }
 193
 194 void
 195 __copy_fdtable(struct proc_info* pcb)
 196 {
 197     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 198         struct v_fd* fd = __current->fdtable->fds[i];
 199         if (!fd)
 200             continue;
 201         vfs_dup_fd(fd, &pcb->fdtable->fds[i]);
 202     }
 203 }
 204
 205 pid_t
 206 dup_proc()
 207 {
 208     struct proc_info* pcb = alloc_process();
 209     pcb->intr_ctx = __current->intr_ctx;
 210     pcb->parent = __current;
 211
 212     memcpy(pcb->fxstate, __current->fxstate, 512);
 213
 214     if (__current->cwd) {
 215         pcb->cwd = __current->cwd;
 216         vfs_ref_dnode(pcb->cwd);
 217     }
 218
 219     __copy_fdtable(pcb);
 220     region_copy(&__current->mm, &pcb->mm);
 221
 222     setup_proc_mem(pcb, VMS_SELF);
 223
 224     // 根据 mm_region 进一步配置页表
 225
 226     struct mm_region *pos, *n;
 227     llist_for_each(pos, n, &pcb->mm.regions, head)
 228     {
 229         // 如果写共享，则不作处理。
 230         if ((pos->attr & REGION_WSHARED)) {
 231             continue;
 232         }
 233
 234         uintptr_t start_vpn = pos->start >> 12;
 235         uintptr_t end_vpn = pos->end >> 12;
 236         __mark_region(start_vpn, end_vpn, pos->attr);
 237     }
 238
 239     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 240
 241     // 正如同fork，返回两次。
 242     store_retval_to(pcb, 0);
 243
 244     commit_process(pcb);
 245
 246     return pcb->pid;
 247 }
 248
 249 extern void __kernel_end;
 250
 251 void
 252 setup_proc_mem(struct proc_info* proc, uintptr_t usedMnt)
 253 {
 254     // copy the entire kernel page table
 255     pid_t pid = proc->pid;
 256     void* pt_copy = __dup_pagetable(pid, usedMnt);
 257
 258     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, pt_copy); // 将新进程的页表挂载到挂载点#2
 259
 260     // copy the kernel stack
 261     for (size_t i = KSTACK_START >> 12; i <= KSTACK_TOP >> 12; i++) {
 262         volatile x86_pte_t* ppte = &PTE_MOUNTED(VMS_MOUNT_1, i);
 263
 264         /*
 265             This is a fucking nightmare, the TLB caching keep the rewrite to PTE
 266            from updating. Even the Nightmare Moon the Evil is far less nasty
 267            than this. It took me hours of debugging to figure this out.
 268
 269             In the name of Celestia our glorious goddess, I will fucking HATE
 270            the TLB for the rest of my LIFE!
 271         */
 272         cpu_invplg(ppte);
 273
 274         x86_pte_t p = *ppte;
 275         void* ppa = vmm_dup_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 276         pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 277         *ppte = (p & 0xfff) | (uintptr_t)ppa;
 278     }
 279
 280     // 我们不需要分配内核的区域，因为所有的内核代码和数据段只能通过系统调用来访问，任何非法的访问
 281     // 都会导致eip落在区域外面，从而segmentation fault.
 282
 283     // 至于其他的区域我们暂时没有办法知道，因为那需要知道用户程序的信息。我们留到之后在处理。
 284     proc->page_table = pt_copy;
 285 }