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/valloc.h>
   7 #include <lunaix/mm/vmm.h>
   8 #include <lunaix/process.h>
   9 #include <lunaix/spike.h>
  10 #include <lunaix/status.h>
  11 #include <lunaix/syscall.h>
  12 #include <lunaix/syslog.h>
  13
  14 LOG_MODULE("PROC")
  15
  16 void*
  17 __dup_pagetable(pid_t pid, uintptr_t mount_point)
  18 {
  19     void* ptd_pp = pmm_alloc_page(pid, PP_FGPERSIST);
  20     vmm_set_mapping(PD_REFERENCED, PG_MOUNT_1, ptd_pp, PG_PREM_RW, VMAP_NULL);
  21
  22     x86_page_table* ptd = PG_MOUNT_1;
  23     x86_page_table* pptd = (x86_page_table*)(mount_point | (0x3FF << 12));
  24
  25     size_t kspace_l1inx = L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE);
  26
  27     for (size_t i = 0; i < PG_MAX_ENTRIES - 1; i++) {
  28
  29         x86_pte_t ptde = pptd->entry[i];
  30         // 空或者是未在内存中的L1页表项直接照搬过去。
  31         // 内核地址空间直接共享过去。
  32         if (!ptde || i >= kspace_l1inx || !(ptde & PG_PRESENT)) {
  33             ptd->entry[i] = ptde;
  34             continue;
  35         }
  36
  37         // 复制L2页表
  38         void* pt_pp = pmm_alloc_page(pid, PP_FGPERSIST);
  39         vmm_set_mapping(
  40           PD_REFERENCED, 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, PD_REFERENCED);
  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 == proc->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(PD_MOUNT_1, pcb->page_table);
 142
 143     /*---  分配用户栈  ---*/
 144
 145     // 注册用户栈区域
 146     region_add(
 147       &pcb->mm.regions, USTACK_END, USTACK_TOP, REGION_RW | REGION_RSHARED);
 148
 149     // 预留地址空间，具体物理页将由Page Fault Handler按需分配。
 150     for (uintptr_t i = PG_ALIGN(USTACK_END); i < USTACK_TOP; i += PG_SIZE) {
 151         vmm_set_mapping(PD_MOUNT_1, i, 0, PG_ALLOW_USER | PG_WRITE, VMAP_NULL);
 152     }
 153
 154     // todo: other uspace initialization stuff
 155
 156     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 157 }
 158
 159 void
 160 __mark_region(uintptr_t start_vpn, uintptr_t end_vpn, int attr)
 161 {
 162     for (size_t i = start_vpn; i <= end_vpn; i++) {
 163         x86_pte_t* curproc = &PTE_MOUNTED(PD_REFERENCED, i);
 164         x86_pte_t* newproc = &PTE_MOUNTED(PD_MOUNT_1, i);
 165         cpu_invplg(newproc);
 166
 167         if ((attr & REGION_MODE_MASK) == REGION_RSHARED) {
 168             // 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。
 169             cpu_invplg(curproc);
 170             cpu_invplg(i << 12);
 171             *curproc = *curproc & ~PG_WRITE;
 172             *newproc = *newproc & ~PG_WRITE;
 173         } else {
 174             // 如果是私有页，则将该页从新进程中移除。
 175             *newproc = 0;
 176         }
 177     }
 178 }
 179
 180 void
 181 __copy_fdtable(struct proc_info* pcb)
 182 {
 183     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 184         struct v_fd* fd = __current->fdtable->fds[i];
 185         if (!fd)
 186             continue;
 187         vfs_dup_fd(fd, &pcb->fdtable->fds[i]);
 188     }
 189 }
 190
 191 pid_t
 192 dup_proc()
 193 {
 194     struct proc_info* pcb = alloc_process();
 195     pcb->mm.u_heap = __current->mm.u_heap;
 196     pcb->intr_ctx = __current->intr_ctx;
 197     pcb->parent = __current;
 198
 199     __copy_fdtable(pcb);
 200     region_copy(&__current->mm.regions, &pcb->mm.regions);
 201
 202     setup_proc_mem(pcb, PD_REFERENCED);
 203
 204     // 根据 mm_region 进一步配置页表
 205
 206     struct mm_region *pos, *n;
 207     llist_for_each(pos, n, &pcb->mm.regions.head, head)
 208     {
 209         // 如果写共享，则不作处理。
 210         if ((pos->attr & REGION_WSHARED)) {
 211             continue;
 212         }
 213
 214         uintptr_t start_vpn = pos->start >> 12;
 215         uintptr_t end_vpn = pos->end >> 12;
 216         __mark_region(start_vpn, end_vpn, pos->attr);
 217     }
 218
 219     vmm_unmount_pd(PD_MOUNT_1);
 220
 221     // 正如同fork，返回两次。
 222     pcb->intr_ctx.registers.eax = 0;
 223
 224     commit_process(pcb);
 225
 226     return pcb->pid;
 227 }
 228
 229 extern void __kernel_end;
 230
 231 void
 232 setup_proc_mem(struct proc_info* proc, uintptr_t usedMnt)
 233 {
 234     // copy the entire kernel page table
 235     pid_t pid = proc->pid;
 236     void* pt_copy = __dup_pagetable(pid, usedMnt);
 237
 238     vmm_mount_pd(PD_MOUNT_1, pt_copy); // 将新进程的页表挂载到挂载点#2
 239
 240     // copy the kernel stack
 241     for (size_t i = KSTACK_START >> 12; i <= KSTACK_TOP >> 12; i++) {
 242         volatile x86_pte_t* ppte = &PTE_MOUNTED(PD_MOUNT_1, i);
 243
 244         /*
 245             This is a fucking nightmare, the TLB caching keep the rewrite to PTE
 246            from updating. Even the Nightmare Moon the Evil is far less nasty
 247            than this. It took me hours of debugging to figure this out.
 248
 249             In the name of Celestia our glorious goddess, I will fucking HATE
 250            the TLB for the rest of my LIFE!
 251         */
 252         cpu_invplg(ppte);
 253
 254         x86_pte_t p = *ppte;
 255         void* ppa = vmm_dup_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 256         pmm_free_page(pid, PG_ENTRY_ADDR(p));
 257         *ppte = (p & 0xfff) | (uintptr_t)ppa;
 258     }
 259
 260     // 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
 261     // 都会导致eip落在区域外面，从而segmentation fault.
 262
 263     // 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。
 264     proc->page_table = pt_copy;
 265 }