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
   6 // TODO: Move these nasty inline asm stuff into hal
   7 //      These should be arch dependent
   8 ptd_t*
   9 get_pd()
  10 {
  11     ptd_t* pd;
  12 #ifdef __ARCH_IA32
  13     __asm__("movl %%cr3, %0\n"
  14             "andl $0xfffff000, %0"
  15             : "=r"(pd));
  16 #endif
  17     return (ptd_t*)P2V(pd);
  18 }
  19
  20 void
  21 set_pd(ptd_t* pd)
  22 {
  23 #ifdef __ARCH_IA32
  24     __asm__("movl %0, %%eax\n"
  25             "andl $0xfffff000, %%eax\n"
  26             "movl %%eax, %%cr3\n"
  27             :
  28             : "r"(pd));
  29 #endif
  30 }
  31
  32 void
  33 vmm_init()
  34 {
  35     // TODO: something here?
  36 }
  37
  38 ptd_t*
  39 vmm_init_pd()
  40 {
  41     ptd_t* dir = pmm_alloc_page();
  42     for (size_t i = 0; i < 1024; i++) {
  43         dir[i] = 0;
  44     }
  45
  46     // 自己映射自己，方便我们在软件层面进行查表地址转换
  47     dir[1023] = PDE(T_SELF_REF_PERM, dir);
  48
  49     return dir;
  50 }
  51
  52 void*
  53 vmm_map_page(void* va, void* pa, pt_attr dattr, pt_attr tattr)
  54 {
  55     // 显然，对空指针进行映射没有意义。
  56     if (!pa || !va) {
  57         return NULL;
  58     }
  59
  60     uintptr_t pd_offset = PD_INDEX(va);
  61     uintptr_t pt_offset = PT_INDEX(va);
  62     ptd_t* ptd = (ptd_t*)PTD_BASE_VADDR;
  63
  64     // 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）
  65     ptd_t pde = ptd[pd_offset];
  66     pt_t* pt = (pt_t*)PT_VADDR(pd_offset);
  67     while (pde && pd_offset < 1024) {
  68         if (pt_offset == 1024) {
  69             pd_offset++;
  70             pt_offset = 0;
  71             pde = ptd[pd_offset];
  72             pt = (pt_t*)PT_VADDR(pd_offset);
  73         }
  74         // 页表有空位，只需要开辟一个新的 PTE
  75         if (pt && !pt[pt_offset]) {
  76             pt[pt_offset] = PTE(tattr, pa);
  77             return (void*)V_ADDR(pd_offset, pt_offset, PG_OFFSET(va));
  78         }
  79         pt_offset++;
  80     }
  81
  82     // 页目录与所有页表已满！
  83     if (pd_offset > 1024) {
  84         return NULL;
  85     }
  86
  87     // 页目录有空位，需要开辟一个新的 PDE
  88     uint8_t* new_pt_pa = pmm_alloc_page();
  89
  90     // 物理内存已满！
  91     if (!new_pt_pa) {
  92         return NULL;
  93     }
  94
  95     ptd[pd_offset] = PDE(dattr, new_pt_pa);
  96
  97     memset((void*)PT_VADDR(pd_offset), 0, PM_PAGE_SIZE);
  98     pt[pt_offset] = PTE(tattr, pa);
  99
 100     return (void*)V_ADDR(pd_offset, pt_offset, PG_OFFSET(va));
 101 }
 102
 103 void*
 104 vmm_alloc_page(void* vpn, pt_attr dattr, pt_attr tattr)
 105 {
 106     void* pp = pmm_alloc_page();
 107     void* result = vmm_map_page(vpn, pp, dattr, tattr);
 108     if (!result) {
 109         pmm_free_page(pp);
 110     }
 111     return result;
 112 }
 113
 114 void
 115 vmm_unmap_page(void* vpn)
 116 {
 117     uintptr_t pd_offset = PD_INDEX(vpn);
 118     uintptr_t pt_offset = PT_INDEX(vpn);
 119     ptd_t* self_pde = (ptd_t*)PTD_BASE_VADDR;
 120
 121     ptd_t pde = self_pde[pd_offset];
 122
 123     if (pde) {
 124         pt_t* pt = (pt_t*)PT_VADDR(pd_offset);
 125         uint32_t pte = pt[pt_offset];
 126         if (IS_CACHED(pte) && pmm_free_page((void*)pte)) {
 127 // 刷新TLB
 128 #ifdef __ARCH_IA32
 129             __asm__("invlpg (%0)" ::"r"((uintptr_t)vpn) : "memory");
 130 #endif
 131         }
 132         pt[pt_offset] = 0;
 133     }
 134 }
 135
 136 void*
 137 vmm_v2p(void* va)
 138 {
 139     uintptr_t pd_offset = PD_INDEX(va);
 140     uintptr_t pt_offset = PT_INDEX(va);
 141     uintptr_t po = PG_OFFSET(va);
 142     ptd_t* self_pde = (ptd_t*)PTD_BASE_VADDR;
 143
 144     ptd_t pde = self_pde[pd_offset];
 145     if (pde) {
 146         pt_t pte = ((pt_t*)PT_VADDR(pd_offset))[pt_offset];
 147         if (pte) {
 148             uintptr_t ppn = pte >> 12;
 149             return (void*)P_ADDR(ppn, po);
 150         }
 151     }
 152
 153     return NULL;
 154 }