lunaix-os/kernel/process.c

   1 #include <klibc/string.h>
   2 #include <lunaix/clock.h>
   3 #include <lunaix/common.h>
   4 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   5 #include <lunaix/mm/region.h>
   6 #include <lunaix/mm/vmm.h>
   7 #include <lunaix/process.h>
   8 #include <lunaix/spike.h>
   9 #include <lunaix/status.h>
  10 #include <lunaix/syscall.h>
  11 #include <lunaix/syslog.h>
  12
  13 LOG_MODULE("PROC")
  14
  15 void*
  16 __dup_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point)
  17 {
  18     void* ptd_pp = pmm_alloc_page(pid, PP_FGPERSIST);
  19     vmm_set_mapping(PD_REFERENCED, PG_MOUNT_1, ptd_pp, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  20
  21     x86_page_table* ptd = PG_MOUNT_1;
  22     x86_page_table* pptd = (x86_page_table*)(mount_point | (0x3FF << 12));
  23
  24     size_t kspace_l1inx = L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE);
  25
  26     for (size_t i = 0; i < PG_MAX_ENTRIES - 1; i++) {
  27
  28         x86_pte_t ptde = pptd->entry[i];
  29         // 空或者是未在内存中的L1页表项直接照搬过去。
  30         // 内核地址空间直接共享过去。
  31         if (!ptde || i >= kspace_l1inx || !(ptde & PG_PRESENT)) {
  32             ptd->entry[i] = ptde;
  33             continue;
  34         }
  35
  36         // 复制L2页表
  37         void* pt_pp = pmm_alloc_page(pid, PP_FGPERSIST);
  38         vmm_set_mapping(
  39           PD_REFERENCED, PG_MOUNT_2, pt_pp, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  40
  41         x86_page_table* ppt = (x86_page_table*)(mount_point | (i << 12));
  42         x86_page_table* pt = PG_MOUNT_2;
  43
  44         for (size_t j = 0; j < PG_MAX_ENTRIES; j++) {
  45             x86_pte_t pte = ppt->entry[j];
  46             pmm_ref_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(pte));
  47             pt->entry[j] = pte;
  48         }
  49
  50         ptd->entry[i] = (uintptr_t)pt_pp | PG_ENTRY_FLAGS(ptde);
  51     }
  52
  53     ptd->entry[PG_MAX_ENTRIES - 1] = NEW_L1_ENTRY(T_SELF_REF_PERM, ptd_pp);
  54
  55     return ptd_pp;
  56 }
  57
  58 void
  59 __del_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point)
  60 {
  61     x86_page_table* pptd = (x86_page_table*)(mount_point | (0x3FF << 12));
  62
  63     // only remove user address space
  64     for (size_t i = 0; i < L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE); i++) {
  65         x86_pte_t ptde = pptd->entry[i];
  66         if (!ptde || !(ptde & PG_PRESENT)) {
  67             continue;
  68         }
  69
  70         x86_page_table* ppt = (x86_page_table*)(mount_point | (i << 12));
  71
  72         for (size_t j = 0; j < PG_MAX_ENTRIES; j++) {
  73             x86_pte_t pte = ppt->entry[j];
  74             // free the 4KB data page
  75             if ((pte & PG_PRESENT)) {
  76                 pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(pte));
  77             }
  78         }
  79         // free the L2 page table
  80         pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(ptde));
  81     }
  82     // free the L1 directory
  83     pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(pptd->entry[PG_MAX_ENTRIES - 1]));
  84 }
  85
  86 void*
  87 vmm_dup_vmspace(pid_t pid)
  88 {
  89     return __dup_pagetable(pid, PD_REFERENCED);
  90 }
  91
  92 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, fork)
  93 {
  94     return dup_proc();
  95 }
  96
  97 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, getpid)
  98 {
  99     return __current->pid;
 100 }
 101
 102 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, getppid)
 103 {
 104     return __current->parent->pid;
 105 }
 106
 107 __DEFINE_LXSYSCALL(pid_t, getpgid)
 108 {
 109     return __current->pgid;
 110 }
 111
 112 __DEFINE_LXSYSCALL2(int, setpgid, pid_t, pid, pid_t, pgid)
 113 {
 114     struct proc_info* proc = pid ? get_process(pid) : __current;
 115
 116     if (!proc) {
 117         __current->k_status = LXINVL;
 118         return -1;
 119     }
 120
 121     pgid = pgid ? pgid : proc->pid;
 122
 123     struct proc_info* gruppenfuhrer = get_process(pgid);
 124
 125     if (!gruppenfuhrer || proc->pgid == proc->pid) {
 126         __current->k_status = LXINVL;
 127         return -1;
 128     }
 129
 130     llist_delete(&proc->grp_member);
 131     llist_append(&gruppenfuhrer->grp_member, &proc->grp_member);
 132
 133     proc->pgid = pgid;
 134     return 0;
 135 }
 136
 137 void
 138 init_proc_user_space(struct proc_info* pcb)
 139 {
 140     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, pcb->page_table);
 141
 142     /*---  分配用户栈  ---*/
 143
 144     // 注册用户栈区域
 145     region_add(
 146       &pcb->mm.regions, USTACK_END, USTACK_TOP, REGION_RW | REGION_RSHARED);
 147
 148     // 预留地址空间，具体物理页将由Page Fault Handler按需分配。
 149     for (uintptr_t i = PG_ALIGN(USTACK_END); i < USTACK_TOP; i += PG_SIZE) {
 150         vmm_set_mapping(PD_MOUNT_1, i, 0, PG_ALLOW_USER | PG_WRITE, VMAP_NULL);
 151     }
 152
 153     // todo: other uspace initialization stuff
 154
 155     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 156 }
 157
 158 void
 159 __mark_region(uintptr_t start_vpn, uintptr_t end_vpn, int attr)
 160 {
 161     for (size_t i = start_vpn; i <= end_vpn; i++) {
 162         x86_pte_t* curproc = &PTE_MOUNTED(PD_REFERENCED, i);
 163         x86_pte_t* newproc = &PTE_MOUNTED(PD_MOUNT_1, i);
 164         cpu_invplg(newproc);
 165
 166         if ((attr & REGION_MODE_MASK) == REGION_RSHARED) {
 167             // 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。
 168             cpu_invplg(curproc);
 169             cpu_invplg(i << 12);
 170             *curproc = *curproc & ~PG_WRITE;
 171             *newproc = *newproc & ~PG_WRITE;
 172         } else {
 173             // 如果是私有页，则将该页从新进程中移除。
 174             *newproc = 0;
 175         }
 176     }
 177 }
 178
 179 pid_t
 180 dup_proc()
 181 {
 182     struct proc_info* pcb = alloc_process();
 183     pcb->mm.u_heap = __current->mm.u_heap;
 184     pcb->intr_ctx = __current->intr_ctx;
 185     pcb->parent = __current;
 186
 187     region_copy(&__current->mm.regions, &pcb->mm.regions);
 188
 189     setup_proc_mem(pcb, PD_REFERENCED);
 190
 191     // 根据 mm_region 进一步配置页表
 192
 193     struct mm_region *pos, *n;
 194     llist_for_each(pos, n, &pcb->mm.regions.head, head)
 195     {
 196         // 如果写共享，则不作处理。
 197         if ((pos->attr & REGION_WSHARED)) {
 198             continue;
 199         }
 200
 201         uintptr_t start_vpn = pos->start >> 12;
 202         uintptr_t end_vpn = pos->end >> 12;
 203         __mark_region(start_vpn, end_vpn, pos->attr);
 204     }
 205
 206     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 207
 208     // 正如同fork，返回两次。
 209     pcb->intr_ctx.registers.eax = 0;
 210
 211     commit_process(pcb);
 212
 213     return pcb->pid;
 214 }
 215
 216 extern void __kernel_end;
 217
 218 void
 219 setup_proc_mem(struct proc_info* proc, uintptr_t usedMnt)
 220 {
 221     // copy the entire kernel page table
 222     pid_t pid = proc->pid;
 223     void* pt_copy = __dup_pagetable(pid, usedMnt);
 224
 225     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, pt_copy); // 将新进程的页表挂载到挂载点#2
 226
 227     // copy the kernel stack
 228     for (size_t i = KSTACK_START >> 12; i <= KSTACK_TOP >> 12; i++) {
 229         volatile x86_pte_t* ppte = &PTE_MOUNTED(PD_MOUNT_1, i);
 230
 231         /*
 232             This is a fucking nightmare, the TLB caching keep the rewrite to PTE
 233            from updating. Even the Nightmare Moon the Evil is far less nasty
 234            than this. It took me hours of debugging to figure this out.
 235
 236             In the name of Celestia our glorious goddess, I will fucking HATE
 237            the TLB for the rest of my LIFE!
 238         */
 239         cpu_invplg(ppte);
 240
 241         x86_pte_t p = *ppte;
 242         void* ppa = vmm_dup_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 243         pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 244         *ppte = (p & 0xfff) | (uintptr_t)ppa;
 245     }
 246
 247     // 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
 248     // 都会导致eip落在区域外面，从而segmentation fault.
 249
 250     // 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。
 251     proc->page_table = pt_copy;
 252 }