A Total Overhaul on the Lunaix's Virtual Memory Model (#26)
[lunaix-os.git] / lunaix-os / includes / lunaix / mm / vmm.h
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 #ifndef __LUNAIX_VMM_H
 #define __LUNAIX_VMM_H
-#include <lunaix/mm/page.h>
+
+#include <lunaix/mm/pagetable.h>
 #include <lunaix/process.h>
-#include <stddef.h>
-#include <stdint.h>
-#include <lunaix/mm/pmm.h>
+#include <lunaix/types.h>
 // Virtual memory manager
 
+#define VMAP_NULL 0
+
 /**
- * @brief 初始化虚拟内存管理器
+ * @brief 映射模式:忽略已存在映射
  *
  */
-void
-vmm_init();
+#define VMAP_IGNORE 1
 
 /**
- * @brief 创建一个页目录
+ * @brief 映射模式:不作实际映射。该功能用于预留出特定的地址空间
  *
- * @return ptd_entry* 页目录的物理地址,随时可以加载进CR3
  */
-x86_page_table*
-vmm_init_pd();
+#define VMAP_NOMAP 2
 
 /**
- * @brief 尝试建立一个映射关系。映射指定的物理页地址至虚拟页地址,如果指定的虚拟页地址已被占用
- * 则尝试寻找新的可用地址(该地址总是大于指定的地址)。
+ * @brief 映射页墙:将虚拟地址映射为页墙,忽略给定的物理地址和页属性
  *
- * @param vpn 虚拟页地址
- * @param pa 物理页地址
- * @param dattr PDE 的属性
- * @param tattr PTE 的属性
- * @return 虚拟页地址,如不成功,则为 NULL
  */
-void*
-vmm_map_page(pid_t pid, void* va, void* pa, pt_attr tattr);
+#define VMAP_GUARDPAGE 4
 
 /**
- * @brief 建立一个映射关系,映射指定的物理页地址至虚拟页地址。如果指定的虚拟页地址已被占用,
- * 则覆盖。
+ * @brief 规定下一个可用页映射应当限定在指定的4MB地址空间内
  *
- * @param va 虚拟页地址
- * @param pa 物理页地址
- * @param dattr PDE 的属性
- * @param tattr PTE 的属性
- * @return 虚拟页地址
  */
-void*
-vmm_fmap_page(pid_t pid, void* va, void* pa, pt_attr tattr);
+#define VALLOC_PDE 1
 
 /**
- * @brief å°\9dè¯\95为ä¸\80个è\99\9aæ\8b\9f页å\9c°å\9d\80å\88\9b建ä¸\80个å\8f¯ç\94¨ç\9a\84ç\89©ç\90\86页æ\98 å°\84
+ * @brief å\88\9då§\8bå\8c\96è\99\9aæ\8b\9få\86\85å­\98管ç\90\86å\99¨
  *
- * @param va 虚拟页地址
- * @return 虚拟页地址,如不成功,则为 NULL
  */
-void*
-vmm_alloc_page(pid_t pid, void* va, void** pa, pt_attr tattr, pp_attr_t pattr);
-
+void
+vmm_init();
 
 /**
- * @brief 尝试分配多个连续的虚拟页
- * 
- * @param va 起始虚拟地址
- * @param sz 大小(必须为4K对齐)
- * @param tattr 属性
- * @return int 是否成功
+ * @brief 在指定地址空间中,添加一个映射
+ *
+ * @param mnt 地址空间挂载点
+ * @param va 虚拟地址
+ * @param pa 物理地址
+ * @param attr 映射属性
+ * @return int
  */
 int
-vmm_alloc_pages(pid_t pid, void* va, size_t sz, pt_attr tattr, pp_attr_t pattr);
+vmm_set_mapping(ptr_t mnt, ptr_t va, ptr_t pa, pte_attr_t prot);
+
+static inline void 
+vmm_set_ptes_contig(pte_t* ptep, pte_t pte, size_t lvl_size, size_t n)
+{
+    do {
+        set_pte(ptep, pte);
+        pte_val(pte) += lvl_size;
+        ptep++;
+    } while (--n > 0);
+}
+
+static inline void 
+vmm_set_ptes(pte_t* ptep, pte_t pte, size_t n)
+{
+    do {
+        set_pte(ptep, pte);
+        ptep++;
+    } while (--n > 0);
+}
+
+
+static inline void 
+vmm_unset_ptes(pte_t* ptep, size_t n)
+{
+    do {
+        set_pte(ptep, null_pte);
+        ptep++;
+    } while (--n > 0);
+}
+
 
 /**
- * @brief 设置一个映射,如果映射已存在,则忽略。
- * 
- * @param va 
- * @param pa 
- * @param attr 
+ * @brief 删除一个映射
+ *
+ * @param mnt
+ * @param pid
+ * @param va
+ * @return int
  */
-int
-vmm_set_mapping(pid_t pid, void* va, void* pa, pt_attr attr);
+ptr_t
+vmm_del_mapping(ptr_t mnt, ptr_t va);
+
+pte_t
+vmm_tryptep(pte_t* ptep, size_t lvl_size);
 
 /**
- * @brief å\88 é\99¤å¹¶é\87\8aæ\94¾ä¸\80个æ\98 å°\84
+ * @brief å\9c¨æ\8c\87å®\9aç\9a\84è\99\9aæ\8b\9få\9c°å\9d\80空é\97´é\87\8cæ\9f¥æ\89¾ä¸\80个æ\98 å°\84
  *
- * @param vpn
+ * @param mnt 地址空间锚定点
+ * @param va 虚拟地址
+ * @param mapping 映射相关属性
+ * @return int
  */
-void
-vmm_unmap_page(pid_t pid, void* va);
+static inline bool
+vmm_lookupat(ptr_t mnt, ptr_t va, pte_t* pte_out)
+{
+    pte_t pte = vmm_tryptep(mkptep_va(mnt, va), LFT_SIZE);
+    *pte_out = pte;
+
+    return !pte_isnull(pte);
+}
+
 
 /**
- * @brief 删除一个映射
+ * @brief (COW) 为虚拟页创建副本。
+ *
+ * @return void* 包含虚拟页副本的物理页地址。
  *
- * @param vpn
  */
-void
-vmm_unset_mapping(void* va);
+ptr_t
+vmm_dup_page(ptr_t pa);
 
 /**
- * @brief 将虚拟地址翻译为其对应的物理映射
+ * @brief 挂载另一个虚拟地址空间至当前虚拟地址空间
  *
- * @param va 虚拟地址
- * @return void* 物理地址,如映射不存在,则为NULL
+ * @param pde 页目录的物理地址
+ * @return ptr_t
  */
+ptr_t
+vms_mount(ptr_t mnt, ptr_t pde);
+
+/**
+ * @brief 卸载已挂载的虚拟地址空间
+ *
+ */
+ptr_t
+vms_unmount(ptr_t mnt);
+
+static inline ptr_t 
+mount_page(ptr_t mnt, ptr_t pa) {
+    assert(pa);
+    pte_t* ptep = mkptep_va(VMS_SELF, mnt);
+    set_pte(ptep, mkpte(pa, KERNEL_DATA));
+    cpu_flush_page(mnt);
+    return mnt;
+}
+
+static inline ptr_t 
+unmount_page(ptr_t mnt) {
+    pte_t* ptep = mkptep_va(VMS_SELF, mnt);
+    set_pte(ptep, null_pte);
+    return mnt;
+}
+
+void*
+vmm_ioremap(ptr_t paddr, size_t size);
+
 void*
-vmm_v2p(void* va);
+vmm_next_free(ptr_t start, int options);
 
 /**
- * @brief 查找一个映射
+ * @brief 将指定地址空间的虚拟地址转译为物理地址
  *
+ * @param mnt 地址空间锚定点
  * @param va 虚拟地址
- * @return v_mapping 映射相关属性
+ * @return void*
  */
-v_mapping
-vmm_lookup(void* va);
+ptr_t
+vmm_v2pat(ptr_t mnt, ptr_t va);
 
 /**
- * @brief (COW) 为虚拟页创建副本。
+ * @brief 将当前地址空间的虚拟地址转译为物理地址。
+ *
+ * @param va 虚拟地址
+ * @return void*
+ */
+static inline ptr_t
+vmm_v2p(ptr_t va)
+{
+    return vmm_v2pat(VMS_SELF, va);
+}
+
+/**
+ * @brief Maps a number of contiguous ptes in kernel 
+ *        address space
  * 
- * @return void* 包含虚拟页副本的物理页地址。
+ * @param pte the pte to be mapped
+ * @param lvl_size size of the page pointed by the given pte
+ * @param n number of ptes
+ * @return ptr_t 
+ */
+ptr_t
+vmap_ptes_at(pte_t pte, size_t lvl_size, int n);
+
+/**
+ * @brief Maps a number of contiguous ptes in kernel 
+ *        address space (leaf page size)
+ * 
+ * @param pte the pte to be mapped
+ * @param n number of ptes
+ * @return ptr_t 
+ */
+static inline ptr_t
+vmap_leaf_ptes(pte_t pte, int n)
+{
+    return vmap_ptes_at(pte, LFT_SIZE, n);
+}
+
+/**
+ * @brief Maps a contiguous range of physical address 
+ *        into kernel address space (leaf page size)
  * 
+ * @param paddr start of the physical address range
+ * @param size size of the physical range
+ * @param prot default protection to be applied
+ * @return ptr_t 
  */
-void* vmm_dup_page(void* va);
+static inline ptr_t
+vmap(ptr_t paddr, size_t size, pte_attr_t prot)
+{
+    pte_t _pte = mkpte(paddr, prot);
+    return vmap_ptes_at(_pte, LFT_SIZE, leaf_count(size));
+}
 
 #endif /* __LUNAIX_VMM_H */