xref: /DragonOS/kernel/src/mm/early_ioremap.rs (revision 7a29d4fcbcd89a226289c7bf541c2c78623de3ad)
174ffde66SLoGin use system_error::SystemError;
274ffde66SLoGin 
374ffde66SLoGin use crate::{
474ffde66SLoGin     arch::MMArch,
574ffde66SLoGin     libs::{align::page_align_up, spinlock::SpinLock},
6*7a29d4fcSLoGin     mm::no_init::{pseudo_map_phys, pseudo_map_phys_ro, pseudo_unmap_phys},
774ffde66SLoGin };
874ffde66SLoGin 
974ffde66SLoGin use super::{allocator::page_frame::PageFrameCount, MemoryManagementArch, PhysAddr, VirtAddr};
1074ffde66SLoGin 
1174ffde66SLoGin static SLOTS: SpinLock<[Slot; EarlyIoRemap::SLOT_CNT]> =
1274ffde66SLoGin     SpinLock::new([Slot::DEFAULT; EarlyIoRemap::SLOT_CNT]);
1374ffde66SLoGin 
1474ffde66SLoGin /// 早期IO映射机制
1574ffde66SLoGin ///
1674ffde66SLoGin /// 该机制在内存管理初始化之前,提供IO重映射的功能。
1774ffde66SLoGin ///
1874ffde66SLoGin /// ## 注意
1974ffde66SLoGin ///
2074ffde66SLoGin /// 该机制使用固定大小的slot来记录所有的映射,
2174ffde66SLoGin /// 而这些映射空间是有限的,由MMArch::FIXMAP_SIZE指定
2274ffde66SLoGin pub struct EarlyIoRemap;
2374ffde66SLoGin 
2474ffde66SLoGin impl EarlyIoRemap {
2574ffde66SLoGin     const SLOT_CNT: usize = MMArch::FIXMAP_SIZE / MMArch::PAGE_SIZE;
2674ffde66SLoGin 
2774ffde66SLoGin     /// 把物理内存映射到虚拟内存中
2874ffde66SLoGin     ///
2974ffde66SLoGin     /// ## 说明
3074ffde66SLoGin     ///
3174ffde66SLoGin     /// 虚拟内存由early io remap机制自动分配。
3274ffde66SLoGin     ///
3374ffde66SLoGin     /// ## 参数
3474ffde66SLoGin     ///
3574ffde66SLoGin     /// - phys: 物理内存地址(需要按页对齐)
3674ffde66SLoGin     /// - size: 映射的内存大小
37*7a29d4fcSLoGin     /// - read_only: 映射区与是否只读
3874ffde66SLoGin     ///
3974ffde66SLoGin     /// ## 返回值
4074ffde66SLoGin     ///
4174ffde66SLoGin     /// - 成功: (虚拟内存地址, 映射的内存大小)
4274ffde66SLoGin     /// - Err(SystemError::ENOMEM): 可用的slot不足
4374ffde66SLoGin     /// - Err(SystemError::EINVAL): 传入的物理地址没有对齐
4474ffde66SLoGin     #[allow(dead_code)]
45*7a29d4fcSLoGin     pub fn map(
46*7a29d4fcSLoGin         phys: PhysAddr,
47*7a29d4fcSLoGin         size: usize,
48*7a29d4fcSLoGin         read_only: bool,
49*7a29d4fcSLoGin     ) -> Result<(VirtAddr, usize), SystemError> {
5074ffde66SLoGin         if phys.check_aligned(MMArch::PAGE_SIZE) == false {
5174ffde66SLoGin             return Err(SystemError::EINVAL);
5274ffde66SLoGin         }
5374ffde66SLoGin 
54*7a29d4fcSLoGin         // kdebug!("Early io remap:{phys:?}, size:{size}");
55*7a29d4fcSLoGin 
5674ffde66SLoGin         let mut slot_guard = SLOTS.lock();
5774ffde66SLoGin 
5874ffde66SLoGin         let slot_count = PageFrameCount::from_bytes(page_align_up(size))
5974ffde66SLoGin             .unwrap()
6074ffde66SLoGin             .data();
6174ffde66SLoGin         // 寻找连续的slot
6274ffde66SLoGin         let mut start_slot = None;
6374ffde66SLoGin         for i in 0..(Self::SLOT_CNT - slot_count + 1) {
6474ffde66SLoGin             let mut is_continuous = true;
6574ffde66SLoGin 
6674ffde66SLoGin             for j in 0..slot_count {
6774ffde66SLoGin                 let slot_idx = i + j;
6874ffde66SLoGin                 if slot_guard[slot_idx].start_idx.is_some() {
6974ffde66SLoGin                     is_continuous = false;
7074ffde66SLoGin                     break;
7174ffde66SLoGin                 }
7274ffde66SLoGin             }
7374ffde66SLoGin 
7474ffde66SLoGin             if is_continuous {
7574ffde66SLoGin                 start_slot = Some(i);
7674ffde66SLoGin                 break;
7774ffde66SLoGin             }
7874ffde66SLoGin         }
7974ffde66SLoGin 
8074ffde66SLoGin         let start_slot = start_slot.ok_or(SystemError::ENOMEM)?;
8174ffde66SLoGin         let vaddr = Self::idx_to_virt(start_slot);
82*7a29d4fcSLoGin 
83*7a29d4fcSLoGin         // kdebug!("start_slot:{start_slot}, vaddr: {vaddr:?}, slot_count: {slot_count:?}");
84*7a29d4fcSLoGin         let page_count = PageFrameCount::new(slot_count);
8574ffde66SLoGin         // 执行映射
86*7a29d4fcSLoGin         if read_only {
87*7a29d4fcSLoGin             unsafe { pseudo_map_phys_ro(vaddr, phys, page_count) }
88*7a29d4fcSLoGin         } else {
89*7a29d4fcSLoGin             unsafe { pseudo_map_phys(vaddr, phys, page_count) }
90*7a29d4fcSLoGin         }
91*7a29d4fcSLoGin 
92*7a29d4fcSLoGin         // kdebug!("map ok");
9374ffde66SLoGin 
9474ffde66SLoGin         // 更新slot信息
9574ffde66SLoGin         let map_size = slot_count * MMArch::PAGE_SIZE;
9674ffde66SLoGin         for i in 0..slot_count {
9774ffde66SLoGin             let slot_idx = start_slot + i;
9874ffde66SLoGin             slot_guard[slot_idx].start_idx = Some(start_slot as u32);
9974ffde66SLoGin 
10074ffde66SLoGin             if i == 0 {
10174ffde66SLoGin                 slot_guard[slot_idx].size = map_size as u32;
10274ffde66SLoGin                 slot_guard[slot_idx].phys = phys;
10374ffde66SLoGin             }
10474ffde66SLoGin         }
10574ffde66SLoGin 
10674ffde66SLoGin         return Ok((vaddr, map_size));
10774ffde66SLoGin     }
10874ffde66SLoGin 
10974ffde66SLoGin     /// 取消映射
11074ffde66SLoGin     ///
11174ffde66SLoGin     /// ## 参数
11274ffde66SLoGin     ///
11374ffde66SLoGin     /// - virt: 映射范围内的任意虚拟地址
11474ffde66SLoGin     ///
11574ffde66SLoGin     /// ## 返回值
11674ffde66SLoGin     ///
11774ffde66SLoGin     /// - Ok: 成功
11874ffde66SLoGin     /// - Err(SystemError::EINVAL): 传入的虚拟地址不在early io remap范围内,
11974ffde66SLoGin     ///     或者虚拟地址未映射
12074ffde66SLoGin     #[allow(dead_code)]
12174ffde66SLoGin     pub fn unmap(virt: VirtAddr) -> Result<(), SystemError> {
12274ffde66SLoGin         if virt < MMArch::FIXMAP_START_VADDR || virt >= MMArch::FIXMAP_END_VADDR {
12374ffde66SLoGin             return Err(SystemError::EINVAL);
12474ffde66SLoGin         }
12574ffde66SLoGin 
12674ffde66SLoGin         let mut slot_guard = SLOTS.lock();
12774ffde66SLoGin         let mut idx = None;
12874ffde66SLoGin 
12974ffde66SLoGin         // 寻找虚拟地址对应的区域的第一个slot
13074ffde66SLoGin         for slot_idx in 0..Self::SLOT_CNT {
13174ffde66SLoGin             let slot = &mut slot_guard[slot_idx];
13274ffde66SLoGin             if let Some(start_idx) = slot.start_idx {
13374ffde66SLoGin                 if start_idx == slot_idx as u32 {
13474ffde66SLoGin                     let vaddr_start = Self::idx_to_virt(start_idx as usize);
13574ffde66SLoGin                     let vaddr_end = vaddr_start + slot.size as usize;
13674ffde66SLoGin                     if vaddr_start <= virt && virt < vaddr_end {
13774ffde66SLoGin                         // 找到区域了
13874ffde66SLoGin                         idx = Some(slot_idx);
13974ffde66SLoGin                         break;
14074ffde66SLoGin                     }
14174ffde66SLoGin                 }
14274ffde66SLoGin             }
14374ffde66SLoGin         }
14474ffde66SLoGin 
14574ffde66SLoGin         let idx = idx.ok_or(SystemError::EINVAL)?;
14674ffde66SLoGin 
14774ffde66SLoGin         let vaddr = Self::idx_to_virt(idx as usize);
14874ffde66SLoGin         let count = PageFrameCount::from_bytes(slot_guard[idx].size as usize).unwrap();
14974ffde66SLoGin 
15074ffde66SLoGin         // 取消映射
15174ffde66SLoGin 
15274ffde66SLoGin         unsafe { pseudo_unmap_phys(vaddr, count) };
15374ffde66SLoGin 
15474ffde66SLoGin         for i in 0..count.data() {
15574ffde66SLoGin             let slot_idx = idx + i;
15674ffde66SLoGin             let slot = &mut slot_guard[slot_idx];
15774ffde66SLoGin             *slot = Slot::DEFAULT;
15874ffde66SLoGin         }
15974ffde66SLoGin 
160*7a29d4fcSLoGin         return Ok(());
16174ffde66SLoGin     }
16274ffde66SLoGin 
16374ffde66SLoGin     /// 把slot下标转换为这个slot对应的虚拟地址
16474ffde66SLoGin     fn idx_to_virt(idx: usize) -> VirtAddr {
16574ffde66SLoGin         MMArch::FIXMAP_START_VADDR + idx * MMArch::PAGE_SIZE
16674ffde66SLoGin     }
16774ffde66SLoGin }
16874ffde66SLoGin 
16974ffde66SLoGin #[derive(Debug, Clone, Copy)]
17074ffde66SLoGin struct Slot {
17174ffde66SLoGin     /// 连续映射的起始槽位号
17274ffde66SLoGin     start_idx: Option<u32>,
17374ffde66SLoGin     /// 连续映射的区域大小(仅在起始槽位中设置)
17474ffde66SLoGin     size: u32,
17574ffde66SLoGin     /// 映射的起始物理地址
17674ffde66SLoGin     phys: PhysAddr,
17774ffde66SLoGin }
17874ffde66SLoGin 
17974ffde66SLoGin impl Slot {
18074ffde66SLoGin     const DEFAULT: Self = Self {
18174ffde66SLoGin         start_idx: None,
18274ffde66SLoGin         size: 0,
18374ffde66SLoGin         phys: PhysAddr::new(0),
18474ffde66SLoGin     };
18574ffde66SLoGin }
186