lunaix-os/kernel/process/process.c

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