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 ptr_t
  19 __dup_pagetable(pid_t pid, ptr_t mount_point)
  20 {
  21     ptr_t 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 = (x86_page_table*)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         ptr_t 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 = (x86_page_table*)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] = (ptr_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, ptr_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 ptr_t
  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(ptr_t start_vpn, ptr_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
 180         cpu_invplg((ptr_t)newproc);
 181
 182         if ((attr & REGION_MODE_MASK) == REGION_RSHARED) {
 183             // 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。
 184             cpu_invplg((ptr_t)curproc);
 185             cpu_invplg((ptr_t)(i << 12));
 186
 187             *curproc = *curproc & ~PG_WRITE;
 188             *newproc = *newproc & ~PG_WRITE;
 189         } else {
 190             // 如果是私有页，则将该页从新进程中移除。
 191             *newproc = 0;
 192         }
 193     }
 194 }
 195
 196 void
 197 __copy_fdtable(struct proc_info* pcb)
 198 {
 199     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 200         struct v_fd* fd = __current->fdtable->fds[i];
 201         if (!fd)
 202             continue;
 203         vfs_dup_fd(fd, &pcb->fdtable->fds[i]);
 204     }
 205 }
 206
 207 pid_t
 208 dup_proc()
 209 {
 210     struct proc_info* pcb = alloc_process();
 211     pcb->intr_ctx = __current->intr_ctx;
 212     pcb->parent = __current;
 213
 214     memcpy(pcb->fxstate, __current->fxstate, 512);
 215
 216     if (__current->cwd) {
 217         pcb->cwd = __current->cwd;
 218         vfs_ref_dnode(pcb->cwd);
 219     }
 220
 221     __copy_fdtable(pcb);
 222     region_copy(&__current->mm, &pcb->mm);
 223
 224     /*
 225      *  store the return value for forked process.
 226      *  this will be implicit carried over after kernel stack is copied.
 227      */
 228     store_retval(0);
 229
 230     copy_kernel_stack(pcb, VMS_SELF);
 231
 232     // 根据 mm_region 进一步配置页表
 233
 234     struct mm_region *pos, *n;
 235     llist_for_each(pos, n, &pcb->mm.regions, head)
 236     {
 237         // 如果写共享，则不作处理。
 238         if ((pos->attr & REGION_WSHARED)) {
 239             continue;
 240         }
 241
 242         ptr_t start_vpn = pos->start >> 12;
 243         ptr_t end_vpn = pos->end >> 12;
 244         __mark_region(start_vpn, end_vpn, pos->attr);
 245     }
 246
 247     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 248
 249     commit_process(pcb);
 250
 251     return pcb->pid;
 252 }
 253
 254 extern void __kernel_end;
 255
 256 void
 257 copy_kernel_stack(struct proc_info* proc, ptr_t usedMnt)
 258 {
 259     // copy the entire kernel page table
 260     pid_t pid = proc->pid;
 261     ptr_t pt_copy = __dup_pagetable(pid, usedMnt);
 262
 263     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, pt_copy); // 将新进程的页表挂载到挂载点#2
 264
 265     // copy the kernel stack
 266     for (size_t i = KSTACK_START >> 12; i <= KSTACK_TOP >> 12; i++) {
 267         volatile x86_pte_t* ppte = &PTE_MOUNTED(VMS_MOUNT_1, i);
 268
 269         /*
 270             This is a fucking nightmare, the TLB caching keep the rewrite to PTE
 271            from updating. Even the Nightmare Moon the Evil is far less nasty
 272            than this. It took me hours of debugging to figure this out.
 273
 274             In the name of Celestia our glorious goddess, I will fucking HATE
 275            the TLB for the rest of my LIFE!
 276         */
 277         cpu_invplg((ptr_t)ppte);
 278
 279         x86_pte_t p = *ppte;
 280         ptr_t ppa = vmm_dup_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 281         pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 282         *ppte = (p & 0xfff) | ppa;
 283     }
 284
 285     proc->page_table = pt_copy;
 286 }