Implementation for Virtual Memory Manager
This commit is contained in:
lucic71
parent
ab93ad2de1
commit
585fe5b9cb
|
|
@ -0,0 +1,20 @@
|
|||
.global enable_paging
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* enable_paging:
|
||||
* --------------
|
||||
*
|
||||
* Move the argument in cr3 and enable PE and PG bits in cr0.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
enable_paging:
|
||||
|
||||
mov 0x04(%esp), %eax
|
||||
mov %eax, %cr3
|
||||
|
||||
mov %cr0, %eax
|
||||
or $0x80000001, %eax
|
||||
mov %eax, %cr0
|
||||
|
||||
ret
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,62 @@
|
|||
#ifndef PDE_H_
|
||||
#define PDE_H_
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
typedef uint32_t pde_t;
|
||||
|
||||
/* Macros for working with Page Directories. */
|
||||
|
||||
#define PD_TABLE_SIZE 1024
|
||||
#define PD_INDEX(x) (((x) >> 22) & 0x3FF)
|
||||
|
||||
/* Page Directory Flags. */
|
||||
|
||||
enum PDE_FLAGS {
|
||||
|
||||
PDE_PRESENT = 0x01,
|
||||
PDE_WRITABLE = 0x02,
|
||||
PDE_USER = 0x04,
|
||||
PDE_PWT = 0x08,
|
||||
PDE_PCD = 0x10,
|
||||
PDE_ACCESSED = 0x20,
|
||||
PDE_DIRTY = 0x40,
|
||||
PDE_4MB = 0x80,
|
||||
PDE_CPU_GLOBAL = 0x100,
|
||||
PDE_LV4_GLOBAL = 0x200,
|
||||
PDE_FRAME = 0xFFFFF000
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* pde_*set_attr:
|
||||
* Set/Unset attribute in Page Directory Entry.
|
||||
*
|
||||
* @param e - PD entry
|
||||
* @param attr - Attribute
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
static inline void pde_set_attr(pde_t *e, uint32_t attr) { *e |= attr; }
|
||||
static inline void pde_unset_attr(pde_t *e, uint32_t attr) { *e &= ~attr; }
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* pde_set/get_frame:
|
||||
* Sets/Gets the frame the PDE points to. The physical address must
|
||||
* be 4K aligned
|
||||
*
|
||||
* @param e - PD entry
|
||||
* @param phys_addr - Frame to be set
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
|
||||
static inline void pde_set_frame(pde_t *e, uint32_t phys_addr) {
|
||||
*e = (*e & ~PDE_FRAME) | phys_addr;
|
||||
}
|
||||
static inline uint32_t pde_get_frame(pde_t e) { return e & PDE_FRAME; }
|
||||
|
||||
/* Checkers for flags. */
|
||||
|
||||
static inline int pde_is_present(pde_t e) { return e & PDE_PRESENT; }
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
|
@ -1,48 +0,0 @@
|
|||
#ifndef PE_H_
|
||||
#define PE_H_
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* The following routines serve as a common interface for Page Directory and
|
||||
* Page Table entries.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* Page Entry Flags. */
|
||||
|
||||
enum PE_FLAGS {
|
||||
|
||||
PE_PRESENT = 0x01,
|
||||
PE_WRITABLE = 0x02,
|
||||
PE_USER = 0x04,
|
||||
PE_PWT = 0x08,
|
||||
PE_PCD = 0x10,
|
||||
PE_ACCESSED = 0x20,
|
||||
PE_DIRTY = 0x40,
|
||||
PE_4MB = 0x80,
|
||||
PE_CPU_GLOBAL = 0x100,
|
||||
PE_LV4_GLOBAL = 0x200,
|
||||
PE_FRAME = 0xFFFFF000
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
inline void pe_set_attr(uint32_t *e, uint32_t attr) { *e |= attr; }
|
||||
|
||||
inline void pe_unset_attr(uint32_t *e, uint32_t attr) { *e &= ~attr; }
|
||||
|
||||
void pe_set_frame(uint32_t *e, uint32_t addr) {
|
||||
*e = (*e & ~PE_FRAME) | (addr << 12);
|
||||
}
|
||||
|
||||
inline uint32_t pe_get_frame (uint32_t e) { return e & PE_FRAME; }
|
||||
|
||||
inline int pe_is_present (uint32_t e) { return e & PE_PRESENT; }
|
||||
|
||||
inline int pe_is_writable (uint32_t e) { return e & PE_WRITABLE; }
|
||||
|
||||
inline int pe_is_user (uint32_t e) { return e & PE_USER; }
|
||||
|
||||
inline int pe_is_4mb (uint32_t e) { return e & PE_4MB; }
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,61 @@
|
|||
#ifndef PTE_H_
|
||||
#define PTE_H_
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
typedef uint32_t pte_t;
|
||||
|
||||
/* Macros for working with Page Tables. */
|
||||
|
||||
#define PT_TABLE_SIZE 1024
|
||||
#define PT_INDEX(x) (((x) >> 12) & 0x3FF)
|
||||
|
||||
/* Page Table Flags. */
|
||||
|
||||
enum PTE_FLAGS {
|
||||
|
||||
PTE_PRESENT = 0x01,
|
||||
PTE_WRITABLE = 0x02,
|
||||
PTE_USER = 0x04,
|
||||
PTE_WRITETHOUGH = 0x08,
|
||||
PTE_NOT_CACHEABLE = 0x10,
|
||||
PTE_ACCESSED = 0x20,
|
||||
PTE_DIRTY = 0x40,
|
||||
PTE_PAT = 0x80,
|
||||
PTE_CPU_GLOBAL = 0x100,
|
||||
PTE_LV4_GLOBAL = 0x200,
|
||||
PTE_FRAME = 0xFFFFF000
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* pte_*set_attr:
|
||||
* Set/Unset attribute in Page Table Entry.
|
||||
*
|
||||
* @param e - PT entry
|
||||
* @param attr - Attribute
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
static inline void pte_set_attr(pte_t *e, uint32_t attr) { *e |= attr; }
|
||||
static inline void pte_unset_attr(pte_t *e, uint32_t attr) { *e &= ~attr; }
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* pte_set/get_frame:
|
||||
* Sets/Gets the frame the PTE points to. The physical address must
|
||||
* be 4K aligned
|
||||
*
|
||||
* @param e - PT entry
|
||||
* @param phys_addr - Frame to be set
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
static inline void pte_set_frame(pte_t *e, uint32_t phys_addr) {
|
||||
*e = (*e & ~PTE_FRAME) | phys_addr;
|
||||
}
|
||||
static inline uint32_t pte_get_frame(pte_t e) { return e & PTE_FRAME; }
|
||||
|
||||
/* Checkers for flags. */
|
||||
|
||||
static inline int pte_is_present(pte_t e) { return e & PTE_PRESENT; }
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,29 @@
|
|||
#ifndef VMM_INTERNALS_H_
|
||||
#define VMM_INTERNALS_H_
|
||||
|
||||
#include "pte.h"
|
||||
#include "pde.h"
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* pd - Page directory placed in the Physical Memory
|
||||
* kpd - Kernel page directory palced in the last 4MB of memory.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
static pde_t pd[1024] __attribute__((aligned (4096)));
|
||||
static pde_t *kpd = (pde_t *) 0xFFFFF000;
|
||||
|
||||
/* Start of virtual page tables after pagination was enabled. */
|
||||
|
||||
#define VIRT_PT_START 0xFFC00000
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* enable_paging:
|
||||
*
|
||||
* @param pd_phys_addr - Physical address of Page Directory.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
void enable_paging(uint32_t pd_phys_addr);
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,133 @@
|
|||
#include "kernel/vmm.h"
|
||||
|
||||
#include "vmm_internals.h"
|
||||
|
||||
#include "kernel/pmm.h"
|
||||
|
||||
#include <string.h>
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* vmm_init:
|
||||
* ---------
|
||||
*
|
||||
* Allocate the first page table and put in in Page Directory on the
|
||||
* first position (because this routine wants to map the first 4MB of
|
||||
* physical space).
|
||||
*
|
||||
* Next, point the last entry of pd to pd. This is called Recursive Mapping.
|
||||
* Its advantage is that the kernel can map pages even after the paging
|
||||
* was enabled. TODO: maybe look for other solutions.
|
||||
*
|
||||
* The first page table is then filled with its corresponding addresses and
|
||||
* paging is enabled.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
void vmm_init(void) {
|
||||
|
||||
pte_t *first_pt = pmm_alloc_block();
|
||||
|
||||
pde_set_frame(pd, (uint32_t) first_pt);
|
||||
pde_set_attr(pd, PDE_PRESENT | PDE_WRITABLE);
|
||||
|
||||
pde_set_frame(pd + 1023, (uint32_t) pd);
|
||||
pde_set_attr(pd + 1023, PDE_PRESENT | PDE_WRITABLE);
|
||||
|
||||
memset(first_pt, sizeof(pte_t) * 1024, 0x00);
|
||||
|
||||
for (int x = 0; x < 1024; x++) {
|
||||
pte_set_frame(first_pt + x, x * 4096);
|
||||
pte_set_attr(first_pt + x, PTE_PRESENT | PDE_WRITABLE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
enable_paging((uint32_t) pd);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* vmmap_map_addr:
|
||||
* ---------------
|
||||
*
|
||||
* Paging is now enabled and this routine works with kpd instead of pd.
|
||||
*
|
||||
* It checks if there is a corresponding entry for virt in PD. If there
|
||||
* is an entry, it further checks if there is an PT entry for virt. If
|
||||
* there is no entry then it creates one, else it returns -1.
|
||||
*
|
||||
* If there is no PD entry, it creates one and also creates a PT entry.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
int vmm_map_addr(uint32_t phys, uint32_t virt) {
|
||||
|
||||
int pd_index = PD_INDEX(virt);
|
||||
int pt_index = PT_INDEX(virt);
|
||||
|
||||
if (pde_is_present(kpd[pd_index])) {
|
||||
|
||||
uint32_t *pt = (uint32_t *) (VIRT_PT_START + pd_index * 0x1000);
|
||||
if (!pte_is_present(pt[pt_index])) {
|
||||
|
||||
pte_set_frame(pt + pt_index, phys);
|
||||
pte_set_attr(pt + pt_index, PTE_PRESENT | PTE_WRITABLE);
|
||||
|
||||
} else
|
||||
return -1;
|
||||
|
||||
} else {
|
||||
|
||||
pte_t *new_pt_phys = pmm_alloc_block();
|
||||
|
||||
pde_set_frame(kpd + pd_index, (uint32_t) new_pt_phys);
|
||||
pde_set_attr(kpd + pd_index, PDE_PRESENT | PDE_WRITABLE);
|
||||
|
||||
pte_t *new_pt_virt = (pte_t *) (VIRT_PT_START + pd_index * 0x1000);
|
||||
|
||||
pte_set_frame(new_pt_virt, phys);
|
||||
pte_set_attr(new_pt_virt + pt_index, PTE_PRESENT | PTE_WRITABLE);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* vmm_unmap_addr:
|
||||
* ---------------
|
||||
*
|
||||
* It finds the corresponding PD and PT entries for virt. It also checks if
|
||||
* the page table that contains virt can be free'd by probing all PTE's available
|
||||
* in the current page table.
|
||||
*
|
||||
* If there are 1024 non-present entries then the page table can be freed.
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
|
||||
void vmm_unmap_addr(uint32_t virt) {
|
||||
|
||||
int pd_index = PD_INDEX(virt);
|
||||
int pt_index = PT_INDEX(virt);
|
||||
|
||||
if (pde_is_present(kpd[pd_index])) {
|
||||
|
||||
pte_t *pt_virt = (pte_t *) (VIRT_PT_START + pd_index * 0x1000);
|
||||
if (pte_is_present(pt_virt[pt_index]))
|
||||
pt_virt[pt_index] = 0x00;
|
||||
|
||||
int i;
|
||||
for (i = 0; i < 1024; i++)
|
||||
if (pte_is_present(pt_virt[pt_index]))
|
||||
break;
|
||||
|
||||
if (i == 1024) {
|
||||
|
||||
pmm_free_block((void *) pde_get_frame(kpd[pd_index]));
|
||||
kpd[pd_index] = 0x00;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
Loading…
Reference in New Issue