xref: /DragonOS/kernel/src/arch/riscv64/mm/mod.rs (revision 9284987850c1da2ce607a539eeae8a353a8f6df9)
17a29d4fcSLoGin use riscv::register::satp;
291e9d4abSLoGin use system_error::SystemError;
391e9d4abSLoGin 
4*92849878SLoGin use crate::mm::{
57a29d4fcSLoGin     allocator::page_frame::{FrameAllocator, PageFrameCount, PageFrameUsage, PhysPageFrame},
64fda81ceSLoGin     page::PageFlags,
77a29d4fcSLoGin     MemoryManagementArch, PageTableKind, PhysAddr, VirtAddr,
84fda81ceSLoGin };
94fda81ceSLoGin 
104fda81ceSLoGin pub mod bump;
11666cffedSLoGin pub(super) mod init;
124fda81ceSLoGin 
134fda81ceSLoGin pub type PageMapper = crate::mm::page::PageMapper<RiscV64MMArch, LockedFrameAllocator>;
144fda81ceSLoGin 
157a29d4fcSLoGin /// 内核起始物理地址
167a29d4fcSLoGin pub(self) static mut KERNEL_BEGIN_PA: PhysAddr = PhysAddr::new(0);
177a29d4fcSLoGin /// 内核结束的物理地址
187a29d4fcSLoGin pub(self) static mut KERNEL_END_PA: PhysAddr = PhysAddr::new(0);
197a29d4fcSLoGin /// 内核起始虚拟地址
207a29d4fcSLoGin pub(self) static mut KERNEL_BEGIN_VA: VirtAddr = VirtAddr::new(0);
217a29d4fcSLoGin /// 内核结束虚拟地址
227a29d4fcSLoGin pub(self) static mut KERNEL_END_VA: VirtAddr = VirtAddr::new(0);
237a29d4fcSLoGin 
2474ffde66SLoGin /// RiscV64的内存管理架构结构体(sv39)
254fda81ceSLoGin #[derive(Debug, Clone, Copy, Hash)]
264fda81ceSLoGin pub struct RiscV64MMArch;
274fda81ceSLoGin 
28*92849878SLoGin impl RiscV64MMArch {
29*92849878SLoGin     pub const ENTRY_FLAG_GLOBAL: usize = 1 << 5;
30*92849878SLoGin }
314fda81ceSLoGin impl MemoryManagementArch for RiscV64MMArch {
324fda81ceSLoGin     const PAGE_SHIFT: usize = 12;
334fda81ceSLoGin 
344fda81ceSLoGin     const PAGE_ENTRY_SHIFT: usize = 9;
354fda81ceSLoGin 
364fda81ceSLoGin     /// sv39分页只有三级
374fda81ceSLoGin     const PAGE_LEVELS: usize = 3;
384fda81ceSLoGin 
394fda81ceSLoGin     const ENTRY_ADDRESS_SHIFT: usize = 39;
404fda81ceSLoGin 
41*92849878SLoGin     const ENTRY_FLAG_DEFAULT_PAGE: usize = Self::ENTRY_FLAG_PRESENT
42*92849878SLoGin         | Self::ENTRY_FLAG_READWRITE
43*92849878SLoGin         | Self::ENTRY_FLAG_DIRTY
44*92849878SLoGin         | Self::ENTRY_FLAG_ACCESSED
45*92849878SLoGin         | Self::ENTRY_FLAG_GLOBAL;
464fda81ceSLoGin 
474fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_DEFAULT_TABLE: usize = Self::ENTRY_FLAG_PRESENT;
484fda81ceSLoGin 
494fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_PRESENT: usize = 1 << 0;
504fda81ceSLoGin 
51*92849878SLoGin     const ENTRY_FLAG_READONLY: usize = 0;
524fda81ceSLoGin 
534fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_READWRITE: usize = (1 << 2) | (1 << 1);
544fda81ceSLoGin 
554fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_USER: usize = (1 << 4);
564fda81ceSLoGin 
574fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_WRITE_THROUGH: usize = (2 << 61);
584fda81ceSLoGin 
594fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_CACHE_DISABLE: usize = (2 << 61);
604fda81ceSLoGin 
614fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_NO_EXEC: usize = 0;
624fda81ceSLoGin 
634fda81ceSLoGin     const ENTRY_FLAG_EXEC: usize = (1 << 3);
64*92849878SLoGin     const ENTRY_FLAG_ACCESSED: usize = (1 << 6);
65*92849878SLoGin     const ENTRY_FLAG_DIRTY: usize = (1 << 7);
664fda81ceSLoGin 
674fda81ceSLoGin     const PHYS_OFFSET: usize = 0xffff_ffc0_0000_0000;
684fda81ceSLoGin 
694fda81ceSLoGin     const USER_END_VADDR: crate::mm::VirtAddr = VirtAddr::new(0x0000_003f_ffff_ffff);
704fda81ceSLoGin 
714fda81ceSLoGin     const USER_BRK_START: crate::mm::VirtAddr = VirtAddr::new(0x0000_001f_ffff_ffff);
724fda81ceSLoGin 
734fda81ceSLoGin     const USER_STACK_START: crate::mm::VirtAddr = VirtAddr::new(0x0000_001f_ffa0_0000);
744fda81ceSLoGin 
7574ffde66SLoGin     /// 在距离sv39的顶端还有1G的位置,设置为FIXMAP的起始地址
7674ffde66SLoGin     const FIXMAP_START_VADDR: VirtAddr = VirtAddr::new(0xffff_ffff_8000_0000);
7774ffde66SLoGin     /// 设置1MB的fixmap空间
7874ffde66SLoGin     const FIXMAP_SIZE: usize = 256 * 4096;
7974ffde66SLoGin 
8045626c85SLoGin     unsafe fn init() {
814fda81ceSLoGin         todo!()
824fda81ceSLoGin     }
834fda81ceSLoGin 
847a29d4fcSLoGin     unsafe fn invalidate_page(address: VirtAddr) {
857a29d4fcSLoGin         riscv::asm::sfence_vma(0, address.data());
864fda81ceSLoGin     }
874fda81ceSLoGin 
884fda81ceSLoGin     unsafe fn invalidate_all() {
897a29d4fcSLoGin         riscv::asm::sfence_vma_all();
904fda81ceSLoGin     }
914fda81ceSLoGin 
927a29d4fcSLoGin     unsafe fn table(_table_kind: PageTableKind) -> PhysAddr {
937a29d4fcSLoGin         // phys page number
947a29d4fcSLoGin         let ppn = riscv::register::satp::read().ppn();
957a29d4fcSLoGin 
967a29d4fcSLoGin         let paddr = PhysPageFrame::from_ppn(ppn).phys_address();
977a29d4fcSLoGin 
987a29d4fcSLoGin         return paddr;
994fda81ceSLoGin     }
1004fda81ceSLoGin 
1017a29d4fcSLoGin     unsafe fn set_table(_table_kind: PageTableKind, table: PhysAddr) {
1027a29d4fcSLoGin         let ppn = PhysPageFrame::new(table).ppn();
1037a29d4fcSLoGin         riscv::asm::sfence_vma_all();
1047a29d4fcSLoGin         satp::set(satp::Mode::Sv39, 0, ppn);
1054fda81ceSLoGin     }
1064fda81ceSLoGin 
1074fda81ceSLoGin     fn virt_is_valid(virt: crate::mm::VirtAddr) -> bool {
1087a29d4fcSLoGin         virt.is_canonical()
1094fda81ceSLoGin     }
1104fda81ceSLoGin 
1114fda81ceSLoGin     fn initial_page_table() -> crate::mm::PhysAddr {
1124fda81ceSLoGin         todo!()
1134fda81ceSLoGin     }
1144fda81ceSLoGin 
11591e9d4abSLoGin     fn setup_new_usermapper() -> Result<crate::mm::ucontext::UserMapper, SystemError> {
1164fda81ceSLoGin         todo!()
1174fda81ceSLoGin     }
1187a29d4fcSLoGin 
1197a29d4fcSLoGin     unsafe fn phys_2_virt(phys: PhysAddr) -> Option<VirtAddr> {
1207a29d4fcSLoGin         // riscv的内核文件所占用的空间,由于重定位而导致不满足线性偏移量的关系
1217a29d4fcSLoGin         // 因此这里需要特殊处理
1227a29d4fcSLoGin         if phys >= KERNEL_BEGIN_PA && phys < KERNEL_END_PA {
1237a29d4fcSLoGin             let r = KERNEL_BEGIN_VA + (phys - KERNEL_BEGIN_PA);
1247a29d4fcSLoGin             return Some(r);
1257a29d4fcSLoGin         }
1267a29d4fcSLoGin 
1277a29d4fcSLoGin         if let Some(vaddr) = phys.data().checked_add(Self::PHYS_OFFSET) {
1287a29d4fcSLoGin             return Some(VirtAddr::new(vaddr));
1297a29d4fcSLoGin         } else {
1307a29d4fcSLoGin             return None;
1317a29d4fcSLoGin         }
1327a29d4fcSLoGin     }
1337a29d4fcSLoGin 
1347a29d4fcSLoGin     unsafe fn virt_2_phys(virt: VirtAddr) -> Option<PhysAddr> {
1357a29d4fcSLoGin         if virt >= KERNEL_BEGIN_VA && virt < KERNEL_END_VA {
1367a29d4fcSLoGin             let r = KERNEL_BEGIN_PA + (virt - KERNEL_BEGIN_VA);
1377a29d4fcSLoGin             return Some(r);
1387a29d4fcSLoGin         }
1397a29d4fcSLoGin 
1407a29d4fcSLoGin         if let Some(paddr) = virt.data().checked_sub(Self::PHYS_OFFSET) {
1417a29d4fcSLoGin             let r = PhysAddr::new(paddr);
1427a29d4fcSLoGin             return Some(r);
1437a29d4fcSLoGin         } else {
1447a29d4fcSLoGin             return None;
1457a29d4fcSLoGin         }
1467a29d4fcSLoGin     }
1477a29d4fcSLoGin 
1487a29d4fcSLoGin     fn make_entry(paddr: PhysAddr, page_flags: usize) -> usize {
1497a29d4fcSLoGin         let ppn = PhysPageFrame::new(paddr).ppn();
1507a29d4fcSLoGin         let r = ((ppn & ((1 << 44) - 1)) << 10) | page_flags;
1517a29d4fcSLoGin         return r;
1527a29d4fcSLoGin     }
1537a29d4fcSLoGin }
1547a29d4fcSLoGin 
1557a29d4fcSLoGin impl VirtAddr {
1567a29d4fcSLoGin     /// 判断虚拟地址是否合法
1577a29d4fcSLoGin     #[inline(always)]
1587a29d4fcSLoGin     pub fn is_canonical(self) -> bool {
1597a29d4fcSLoGin         let x = self.data() & RiscV64MMArch::PHYS_OFFSET;
1607a29d4fcSLoGin         // 如果x为0,说明虚拟地址的高位为0,是合法的用户地址
1617a29d4fcSLoGin         // 如果x为PHYS_OFFSET,说明虚拟地址的高位全为1,是合法的内核地址
1627a29d4fcSLoGin         return x == 0 || x == RiscV64MMArch::PHYS_OFFSET;
1637a29d4fcSLoGin     }
1644fda81ceSLoGin }
1654fda81ceSLoGin 
1664fda81ceSLoGin /// 获取内核地址默认的页面标志
1674fda81ceSLoGin pub unsafe fn kernel_page_flags<A: MemoryManagementArch>(virt: VirtAddr) -> PageFlags<A> {
1684fda81ceSLoGin     unimplemented!("riscv64::kernel_page_flags")
1694fda81ceSLoGin }
1704fda81ceSLoGin 
1714fda81ceSLoGin /// 全局的页帧分配器
1724fda81ceSLoGin #[derive(Debug, Clone, Copy, Hash)]
1734fda81ceSLoGin pub struct LockedFrameAllocator;
1744fda81ceSLoGin 
1754fda81ceSLoGin impl FrameAllocator for LockedFrameAllocator {
1764fda81ceSLoGin     unsafe fn allocate(&mut self, count: PageFrameCount) -> Option<(PhysAddr, PageFrameCount)> {
1774fda81ceSLoGin         unimplemented!("RiscV64 LockedFrameAllocator::allocate")
1784fda81ceSLoGin     }
1794fda81ceSLoGin 
1804fda81ceSLoGin     unsafe fn free(&mut self, address: crate::mm::PhysAddr, count: PageFrameCount) {
1814fda81ceSLoGin         assert!(count.data().is_power_of_two());
1824fda81ceSLoGin         unimplemented!("RiscV64 LockedFrameAllocator::free")
1834fda81ceSLoGin     }
1844fda81ceSLoGin 
1854fda81ceSLoGin     unsafe fn usage(&self) -> PageFrameUsage {
1864fda81ceSLoGin         unimplemented!("RiscV64 LockedFrameAllocator::usage")
1874fda81ceSLoGin     }
1884fda81ceSLoGin }
189