lunaix-os/kernel/mm/mmap.c

   1 #include <lunaix/mm/mmap.h>
   2 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   3 #include <lunaix/mm/valloc.h>
   4 #include <lunaix/mm/vmm.h>
   5 #include <lunaix/spike.h>
   6
   7 #include <lunaix/syscall.h>
   8 #include <lunaix/syscall_utils.h>
   9
  10 #include <sys/mm/mempart.h>
  11
  12 // any size beyond this is bullshit
  13 #define BS_SIZE (KERNEL_EXEC - USR_MMAP)
  14
  15 int
  16 mem_has_overlap(vm_regions_t* regions, ptr_t start, ptr_t end)
  17 {
  18     struct mm_region *pos, *n;
  19     llist_for_each(pos, n, regions, head)
  20     {
  21         if (pos->end >= start && pos->start < start) {
  22             return 1;
  23         }
  24
  25         if (pos->end <= end && pos->start >= start) {
  26             return 1;
  27         }
  28
  29         if (pos->end >= end && pos->start < end) {
  30             return 1;
  31         }
  32     }
  33
  34     return 0;
  35 }
  36
  37 int
  38 mem_adjust_inplace(vm_regions_t* regions,
  39                    struct mm_region* region,
  40                    ptr_t newend)
  41 {
  42     ssize_t len = newend - region->start;
  43     if (len == 0) {
  44         return 0;
  45     }
  46
  47     if (len < 0) {
  48         return EINVAL;
  49     }
  50
  51     if (mem_has_overlap(regions, region->start, newend)) {
  52         return ENOMEM;
  53     }
  54
  55     region->end = newend;
  56
  57     return 0;
  58 }
  59
  60 int
  61 mem_map(void** addr_out,
  62         struct mm_region** created,
  63         ptr_t addr,
  64         struct v_file* file,
  65         struct mmap_param* param)
  66 {
  67     assert_msg(addr, "addr can not be NULL");
  68
  69     ptr_t last_end = USR_EXEC, found_loc = addr;
  70     struct mm_region *pos, *n;
  71
  72     vm_regions_t* vm_regions = &param->pvms->regions;
  73
  74     if ((param->flags & MAP_FIXED_NOREPLACE)) {
  75         if (mem_has_overlap(vm_regions, found_loc, param->mlen + found_loc)) {
  76             return EEXIST;
  77         }
  78         goto found;
  79     }
  80
  81     if ((param->flags & MAP_FIXED)) {
  82         int status =
  83           mem_unmap(param->vms_mnt, vm_regions, found_loc, param->mlen);
  84         if (status) {
  85             return status;
  86         }
  87         goto found;
  88     }
  89
  90     llist_for_each(pos, n, vm_regions, head)
  91     {
  92         if (last_end < found_loc) {
  93             size_t avail_space = pos->start - found_loc;
  94             if (pos->start > found_loc && avail_space > param->mlen) {
  95                 goto found;
  96             }
  97             found_loc = pos->end + MEM_PAGE;
  98         }
  99
 100         last_end = pos->end;
 101     }
 102
 103     return ENOMEM;
 104
 105 found:
 106     if (found_loc >= KERNEL_EXEC || found_loc < USR_EXEC) {
 107         return ENOMEM;
 108     }
 109
 110     struct mm_region* region = region_create_range(
 111       found_loc,
 112       param->mlen,
 113       ((param->proct | param->flags) & 0x3f) | (param->type & ~0xffff));
 114
 115     region->mfile = file;
 116     region->foff = param->offset;
 117     region->flen = param->flen;
 118     region->proc_vms = param->pvms;
 119
 120     region_add(vm_regions, region);
 121
 122     u32_t attr = PG_ALLOW_USER;
 123     if ((param->proct & REGION_WRITE)) {
 124         attr |= PG_WRITE;
 125     }
 126
 127     for (u32_t i = 0; i < param->mlen; i += PG_SIZE) {
 128         vmm_set_mapping(param->vms_mnt, found_loc + i, 0, attr, 0);
 129     }
 130
 131     if (file) {
 132         vfs_ref_file(file);
 133     }
 134
 135     if (addr_out) {
 136         *addr_out = (void*)found_loc;
 137     }
 138     if (created) {
 139         *created = region;
 140     }
 141     return 0;
 142 }
 143
 144 int
 145 mem_remap(void** addr_out,
 146           struct mm_region** remapped,
 147           void* addr,
 148           struct v_file* file,
 149           struct mmap_param* param)
 150 {
 151     // TODO
 152
 153     return EINVAL;
 154 }
 155
 156 void
 157 mem_sync_pages(ptr_t mnt,
 158                struct mm_region* region,
 159                ptr_t start,
 160                ptr_t length,
 161                int options)
 162 {
 163     if (!region->mfile || !(region->attr & REGION_WSHARED)) {
 164         return;
 165     }
 166
 167     v_mapping mapping;
 168     for (size_t i = 0; i < length; i += PG_SIZE) {
 169         if (!vmm_lookupat(mnt, start + i, &mapping)) {
 170             continue;
 171         }
 172
 173         if (PG_IS_DIRTY(*mapping.pte)) {
 174             size_t offset = mapping.va - region->start + region->foff;
 175             struct v_inode* inode = region->mfile->inode;
 176
 177             region->mfile->ops->write_page(inode, (void*)mapping.va, offset);
 178
 179             *mapping.pte &= ~PG_DIRTY;
 180
 181             cpu_flush_page((ptr_t)mapping.pte);
 182         } else if ((options & MS_INVALIDATE)) {
 183             goto invalidate;
 184         }
 185
 186         if (options & MS_INVALIDATE_ALL) {
 187             goto invalidate;
 188         }
 189
 190         continue;
 191
 192     invalidate:
 193         *mapping.pte &= ~PG_PRESENT;
 194         pmm_free_page(KERNEL_PID, mapping.pa);
 195         cpu_flush_page((ptr_t)mapping.pte);
 196     }
 197 }
 198
 199 int
 200 mem_msync(ptr_t mnt,
 201           vm_regions_t* regions,
 202           ptr_t addr,
 203           size_t length,
 204           int options)
 205 {
 206     struct mm_region* pos = list_entry(regions->next, struct mm_region, head);
 207     while (length && (ptr_t)&pos->head != (ptr_t)regions) {
 208         if (pos->end >= addr && pos->start <= addr) {
 209             size_t l = MIN(length, pos->end - addr);
 210             mem_sync_pages(mnt, pos, addr, l, options);
 211
 212             addr += l;
 213             length -= l;
 214         }
 215         pos = list_entry(pos->head.next, struct mm_region, head);
 216     }
 217
 218     if (length) {
 219         return ENOMEM;
 220     }
 221
 222     return 0;
 223 }
 224
 225 void
 226 mem_unmap_region(ptr_t mnt, struct mm_region* region)
 227 {
 228     size_t len = ROUNDUP(region->end - region->start, PG_SIZE);
 229     mem_sync_pages(mnt, region, region->start, len, 0);
 230
 231     for (size_t i = region->start; i <= region->end; i += PG_SIZE) {
 232         ptr_t pa = vmm_del_mapping(mnt, i);
 233         if (pa) {
 234             pmm_free_page(__current->pid, pa);
 235         }
 236     }
 237     llist_delete(&region->head);
 238     region_release(region);
 239 }
 240
 241 // Case: head inseted, tail inseted
 242 #define CASE_HITI(vmr, addr, len)                                              \
 243     ((vmr)->start <= (addr) && ((addr) + (len)) <= (vmr)->end)
 244
 245 // Case: head inseted, tail extruded
 246 #define CASE_HITE(vmr, addr, len)                                              \
 247     ((vmr)->start <= (addr) && ((addr) + (len)) > (vmr)->end)
 248
 249 // Case: head extruded, tail inseted
 250 #define CASE_HETI(vmr, addr, len)                                              \
 251     ((vmr)->start > (addr) && ((addr) + (len)) <= (vmr)->end)
 252
 253 // Case: head extruded, tail extruded
 254 #define CASE_HETE(vmr, addr, len)                                              \
 255     ((vmr)->start > (addr) && ((addr) + (len)) > (vmr)->end)
 256
 257 static void
 258 __unmap_overlapped_cases(ptr_t mnt,
 259                          struct mm_region* vmr,
 260                          ptr_t* addr,
 261                          size_t* length)
 262 {
 263     // seg start, umapped segement start
 264     ptr_t seg_start = *addr, umps_start = 0;
 265
 266     // seg len, umapped segement len
 267     size_t seg_len = *length, umps_len = 0;
 268
 269     size_t displ = 0, shrink = 0;
 270
 271     if (CASE_HITI(vmr, seg_start, seg_len)) {
 272         size_t new_start = seg_start + seg_len;
 273
 274         // Require a split
 275         if (new_start < vmr->end) {
 276             struct mm_region* region = region_dup(vmr);
 277             if (region->mfile) {
 278                 size_t f_shifted = new_start - region->start;
 279                 region->foff += f_shifted;
 280                 region->flen = MAX(region->flen, f_shifted) - f_shifted;
 281             }
 282             region->start = new_start;
 283             llist_insert_after(&vmr->head, &region->head);
 284         }
 285
 286         shrink = vmr->end - seg_start;
 287         umps_len = shrink;
 288         umps_start = seg_start;
 289     } else if (CASE_HITE(vmr, seg_start, seg_len)) {
 290         shrink = vmr->end - seg_start;
 291         umps_len = shrink;
 292         umps_start = seg_start;
 293     } else if (CASE_HETI(vmr, seg_start, seg_len)) {
 294         displ = seg_len - (vmr->start - seg_start);
 295         umps_len = displ;
 296         umps_start = vmr->start;
 297     } else if (CASE_HETE(vmr, seg_start, seg_len)) {
 298         shrink = vmr->end - vmr->start;
 299         umps_len = shrink;
 300         umps_start = vmr->start;
 301     }
 302
 303     mem_sync_pages(mnt, vmr, vmr->start, umps_len, 0);
 304     for (size_t i = 0; i < umps_len; i += PG_SIZE) {
 305         ptr_t pa = vmm_del_mapping(mnt, vmr->start + i);
 306         if (pa) {
 307             pmm_free_page(vmr->proc_vms->pid, pa);
 308         }
 309     }
 310
 311     vmr->start += displ;
 312     vmr->end -= shrink;
 313
 314     if (vmr->start >= vmr->end) {
 315         llist_delete(&vmr->head);
 316         region_release(vmr);
 317     } else if (vmr->mfile) {
 318         vmr->foff += displ;
 319         vmr->flen = MAX(vmr->flen, displ) - displ;
 320     }
 321
 322     *addr = umps_start + umps_len;
 323
 324     size_t ump_len = *addr - seg_start;
 325     *length = MAX(seg_len, ump_len) - ump_len;
 326 }
 327
 328 int
 329 mem_unmap(ptr_t mnt, vm_regions_t* regions, ptr_t addr, size_t length)
 330 {
 331     length = ROUNDUP(length, PG_SIZE);
 332     ptr_t cur_addr = PG_ALIGN(addr);
 333     struct mm_region *pos, *n;
 334
 335     llist_for_each(pos, n, regions, head)
 336     {
 337         u32_t l = pos->start - cur_addr;
 338         if ((pos->start <= cur_addr && cur_addr < pos->end) || l <= length) {
 339             break;
 340         }
 341     }
 342
 343     while (&pos->head != regions && length) {
 344         n = container_of(pos->head.next, typeof(*pos), head);
 345         __unmap_overlapped_cases(mnt, pos, &cur_addr, &length);
 346
 347         pos = n;
 348     }
 349
 350     return 0;
 351 }
 352
 353 __DEFINE_LXSYSCALL3(void*, sys_mmap, void*, addr, size_t, length, va_list, lst)
 354 {
 355     int proct = va_arg(lst, int);
 356     int fd = va_arg(lst, u32_t);
 357     off_t offset = va_arg(lst, off_t);
 358     int options = va_arg(lst, int);
 359     int errno = 0;
 360     void* result = (void*)-1;
 361
 362     ptr_t addr_ptr = (ptr_t)addr;
 363
 364     if (!length || length > BS_SIZE || !PG_ALIGNED(addr_ptr)) {
 365         errno = EINVAL;
 366         goto done;
 367     }
 368
 369     if (!addr_ptr) {
 370         addr_ptr = USR_MMAP;
 371     } else if (addr_ptr < USR_MMAP || addr_ptr + length >= USR_MMAP_END) {
 372         if (!(options & (MAP_FIXED | MAP_FIXED_NOREPLACE))) {
 373             errno = ENOMEM;
 374             goto done;
 375         }
 376     }
 377
 378     struct v_file* file = NULL;
 379
 380     if (!(options & MAP_ANON)) {
 381         struct v_fd* vfd;
 382         if ((errno = vfs_getfd(fd, &vfd))) {
 383             goto done;
 384         }
 385
 386         file = vfd->file;
 387         if (!file->ops->read_page) {
 388             errno = ENODEV;
 389             goto done;
 390         }
 391     }
 392
 393     struct mmap_param param = { .flags = options,
 394                                 .mlen = ROUNDUP(length, PG_SIZE),
 395                                 .flen = length,
 396                                 .offset = offset,
 397                                 .type = REGION_TYPE_GENERAL,
 398                                 .proct = proct,
 399                                 .pvms = (struct proc_mm*)&__current->mm,
 400                                 .vms_mnt = VMS_SELF };
 401
 402     errno = mem_map(&result, NULL, addr_ptr, file, &param);
 403
 404 done:
 405     __current->k_status = errno;
 406     return result;
 407 }
 408
 409 __DEFINE_LXSYSCALL2(int, munmap, void*, addr, size_t, length)
 410 {
 411     return mem_unmap(
 412       VMS_SELF, (vm_regions_t*)&__current->mm.regions, (ptr_t)addr, length);
 413 }
 414
 415 __DEFINE_LXSYSCALL3(int, msync, void*, addr, size_t, length, int, flags)
 416 {
 417     if (!PG_ALIGNED(addr) || ((flags & MS_ASYNC) && (flags & MS_SYNC))) {
 418         return DO_STATUS(EINVAL);
 419     }
 420
 421     int status = mem_msync(VMS_SELF,
 422                            (vm_regions_t*)&__current->mm.regions,
 423                            (ptr_t)addr,
 424                            length,
 425                            flags);
 426
 427     return DO_STATUS(status);
 428 }