lunaix-os/kernel/mm/vmm.c

   1 #include <libc/string.h>
   2 #include <lunaix/mm/page.h>
   3 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   4 #include <lunaix/mm/vmm.h>
   5 #include <lunaix/assert.h>
   6 #include <hal/cpu.h>
   7
   8 void
   9 vmm_init()
  10 {
  11     // TODO: something here?
  12 }
  13
  14 ptd_t*
  15 vmm_init_pd()
  16 {
  17     ptd_t* dir = pmm_alloc_page();
  18     for (size_t i = 0; i < PG_MAX_ENTRIES; i++) {
  19         dir[i] = 0;
  20     }
  21
  22     // 递归映射，方便我们在软件层面进行查表地址转换
  23     dir[PG_MAX_ENTRIES - 1] = NEW_L1_ENTRY(T_SELF_REF_PERM, dir);
  24
  25     return dir;
  26 }
  27
  28 int
  29 __vmm_map_internal(uint32_t l1_inx, uint32_t l2_inx, uintptr_t pa, pt_attr attr) {
  30     ptd_t* l1pt = (ptd_t*)L1_BASE_VADDR;
  31     pt_t* l2pt = (pt_t*)L2_VADDR(l1_inx);
  32
  33     // See if attr make sense
  34     assert(attr <= 128);
  35
  36     if(!l1pt[l1_inx]) {
  37         uint8_t* new_l1pt_pa = pmm_alloc_page();
  38
  39         // 物理内存已满！
  40         if (!new_l1pt_pa) {
  41             return 0;
  42         }
  43
  44         l1pt[l1_inx] = NEW_L1_ENTRY(attr, new_l1pt_pa);
  45         memset((void*)L2_VADDR(l1_inx), 0, PM_PAGE_SIZE);
  46     }
  47
  48     l2pt[l2_inx] = NEW_L2_ENTRY(attr, pa);
  49
  50     return 1;
  51 }
  52
  53 void*
  54 vmm_map_page(void* va, void* pa, pt_attr tattr)
  55 {
  56     // 显然，对空指针进行映射没有意义。
  57     if (!pa || !va) {
  58         return NULL;
  59     }
  60
  61     assert(((uintptr_t)va & 0xFFFU) == 0)
  62     assert(((uintptr_t)pa & 0xFFFU) == 0)
  63
  64     uint32_t l1_index = L1_INDEX(va);
  65     uint32_t l2_index = L2_INDEX(va);
  66     ptd_t* l1pt = (ptd_t*)L1_BASE_VADDR;
  67
  68     // 在页表与页目录中找到一个可用的空位进行映射（位于va或其附近）
  69     ptd_t l1pte = l1pt[l1_index];
  70     pt_t* l2pt = (pt_t*)L2_VADDR(l1_index);
  71     while (l1pte && l1_index < PG_MAX_ENTRIES) {
  72         if (l2_index == PG_MAX_ENTRIES) {
  73             l1_index++;
  74             l2_index = 0;
  75             l1pte = l1pt[l1_index];
  76             l2pt = (pt_t*)L2_VADDR(l1_index);
  77         }
  78         // 页表有空位，只需要开辟一个新的 PTE (Level 2)
  79         if (l2pt && !l2pt[l2_index]) {
  80             l2pt[l2_index] = NEW_L2_ENTRY(tattr, pa);
  81             return (void*)V_ADDR(l1_index, l2_index, PG_OFFSET(va));
  82         }
  83         l2_index++;
  84     }
  85
  86     // 页目录与所有页表已满！
  87     if (l1_index > PG_MAX_ENTRIES) {
  88         return NULL;
  89     }
  90
  91     if (!__vmm_map_internal(l1_index, l2_index, pa, tattr)) {
  92         return NULL;
  93     }
  94
  95     return (void*)V_ADDR(l1_index, l2_index, PG_OFFSET(va));
  96 }
  97
  98 void*
  99 vmm_fmap_page(void* va, void* pa, pt_attr tattr) {
 100     if (!pa || !va) {
 101         return NULL;
 102     }
 103
 104     assert(((uintptr_t)va & 0xFFFU) == 0)
 105     assert(((uintptr_t)pa & 0xFFFU) == 0)
 106
 107     uint32_t l1_index = L1_INDEX(va);
 108     uint32_t l2_index = L2_INDEX(va);
 109
 110     if (!__vmm_map_internal(l1_index, l2_index, pa, tattr)) {
 111         return NULL;
 112     }
 113
 114     cpu_invplg(va);
 115
 116     return (void*)V_ADDR(l1_index, l2_index, PG_OFFSET(va));
 117 }
 118
 119 void*
 120 vmm_alloc_page(void* vpn, pt_attr tattr)
 121 {
 122     void* pp = pmm_alloc_page();
 123     void* result = vmm_map_page(vpn, pp, tattr);
 124     if (!result) {
 125         pmm_free_page(pp);
 126     }
 127     return result;
 128 }
 129
 130 void
 131 vmm_unmap_page(void* va)
 132 {
 133     assert(((uintptr_t)va & 0xFFFU) == 0)
 134
 135     uint32_t l1_index = L1_INDEX(va);
 136     uint32_t l2_index = L2_INDEX(va);
 137     ptd_t* l1pt = (ptd_t*)L1_BASE_VADDR;
 138
 139     ptd_t l1pte = l1pt[l1_index];
 140
 141     if (l1pte) {
 142         pt_t* l2pt = (pt_t*)L2_VADDR(l1_index);
 143         uint32_t l2pte = l2pt[l2_index];
 144         if (IS_CACHED(l2pte) && pmm_free_page((void*)l2pte)) {
 145             cpu_invplg(va);
 146         }
 147         l2pt[l2_index] = 0;
 148     }
 149 }
 150
 151 v_mapping
 152 vmm_lookup(void* va)
 153 {
 154     assert(((uintptr_t)va & 0xFFFU) == 0)
 155
 156     uint32_t l1_index = L1_INDEX(va);
 157     uint32_t l2_index = L2_INDEX(va);
 158     uint32_t po = PG_OFFSET(va);
 159     ptd_t* l1pt = (ptd_t*)L1_BASE_VADDR;
 160
 161     ptd_t l1pte = l1pt[l1_index];
 162
 163     v_mapping mapping = { .flags = 0, .pa = 0, .pn = 0 };
 164     if (l1pte) {
 165         pt_t l2pte = ((pt_t*)L2_VADDR(l1_index))[l2_index];
 166         if (l2pte) {
 167             uintptr_t ppn = l2pte >> PG_SIZE_BITS;
 168             mapping.flags = PG_ENTRY_FLAGS(l2pte);
 169             mapping.pa = PG_ENTRY_ADDR(l2pte);
 170             mapping.pn = mapping.pa >> PG_SIZE_BITS;
 171         }
 172     }
 173
 174     return mapping;
 175 }
 176
 177 void*
 178 vmm_v2p(void* va) {
 179     return vmm_lookup(va).pa;
 180 }