[NTOS]: Add support for handling a very specific type of user-fault on ARM3 memory...
[reactos.git] / reactos / ntoskrnl / mm / ARM3 / pagfault.c
index ea633a1..34fb242 100644 (file)
 
 /* PRIVATE FUNCTIONS **********************************************************/
 
+PMMPTE
+NTAPI
+MiCheckVirtualAddress(IN PVOID VirtualAddress,
+                      OUT PULONG ProtectCode,
+                      OUT PMMVAD *ProtoVad)
+{
+    PMMVAD Vad;
+    
+    /* No prototype/section support for now */
+    *ProtoVad = NULL;
+    
+    /* Only valid for user VADs for now */
+    ASSERT(VirtualAddress <= MM_HIGHEST_USER_ADDRESS);
+    
+    /* Find the VAD, it must exist, since we only handle PEB/TEB */
+    Vad = MiLocateAddress(VirtualAddress);
+    ASSERT(Vad);
+    
+    /* This must be a TEB/PEB VAD */
+    ASSERT(Vad->u.VadFlags.PrivateMemory == TRUE);
+    ASSERT(Vad->u.VadFlags.MemCommit == TRUE);
+    ASSERT(Vad->u.VadFlags.VadType == VadNone);
+    
+    /* Return the protection on it */
+    *ProtectCode = Vad->u.VadFlags.Protection;
+    return NULL;
+}
 NTSTATUS
 FASTCALL
 MiCheckPdeForPagedPool(IN PVOID Address)
 {
-    PMMPTE PointerPde;
+    PMMPDE PointerPde;
     NTSTATUS Status = STATUS_SUCCESS;
     
+    /* No session support in ReactOS yet */
+    ASSERT(MI_IS_SESSION_ADDRESS(Address) == FALSE);
+    ASSERT(MI_IS_SESSION_PTE(Address) == FALSE);
+    
     //
     // Check if this is a fault while trying to access the page table itself
     //
-    if ((Address >= (PVOID)MiAddressToPte(MmSystemRangeStart)) &&
-        (Address < (PVOID)PTE_TOP))
+    if (MI_IS_SYSTEM_PAGE_TABLE_ADDRESS(Address))
     {
         //
         // Send a hint to the page fault handler that this is only a valid fault
         // if we already detected this was access within the page table range
         //
-        PointerPde = MiAddressToPte(Address);
+        PointerPde = (PMMPDE)MiAddressToPte(Address);
         Status = STATUS_WAIT_1;
     }
     else if (Address < MmSystemRangeStart)
@@ -60,6 +91,11 @@ MiCheckPdeForPagedPool(IN PVOID Address)
     //
     if (PointerPde->u.Hard.Valid == 0)
     {
+#ifndef _M_AMD64
+        /* This seems to be making the assumption that one PDE is one page long */
+        C_ASSERT(PAGE_SIZE == (PD_COUNT * (sizeof(MMPTE) * PDE_COUNT)));
+#endif
+        
         //
         // Copy it from our double-mapped system page directory
         //
@@ -75,6 +111,52 @@ MiCheckPdeForPagedPool(IN PVOID Address)
     return Status;
 }
 
+VOID
+NTAPI
+MiZeroPfn(IN PFN_NUMBER PageFrameNumber)
+{
+    PMMPTE ZeroPte;
+    MMPTE TempPte;
+    PMMPFN Pfn1;
+    PVOID ZeroAddress;
+    
+    /* Get the PFN for this page */
+    Pfn1 = MiGetPfnEntry(PageFrameNumber);
+    ASSERT(Pfn1);
+        
+    /* Grab a system PTE we can use to zero the page */
+    ZeroPte = MiReserveSystemPtes(1, SystemPteSpace);
+    ASSERT(ZeroPte);
+    
+    /* Initialize the PTE for it */
+    TempPte = ValidKernelPte;
+    TempPte.u.Hard.PageFrameNumber = PageFrameNumber;
+
+    /* Setup caching */
+    if (Pfn1->u3.e1.CacheAttribute == MiWriteCombined)
+    {
+        /* Write combining, no caching */
+        MI_PAGE_DISABLE_CACHE(&TempPte);
+        MI_PAGE_WRITE_COMBINED(&TempPte);
+    }
+    else if (Pfn1->u3.e1.CacheAttribute == MiNonCached)
+    {
+        /* Write through, no caching */
+        MI_PAGE_DISABLE_CACHE(&TempPte);
+        MI_PAGE_WRITE_THROUGH(&TempPte);
+    }
+
+    /* Make the system PTE valid with our PFN */
+    MI_WRITE_VALID_PTE(ZeroPte, TempPte);
+
+    /* Get the address it maps to, and zero it out */
+    ZeroAddress = MiPteToAddress(ZeroPte);
+    KeZeroPages(ZeroAddress, PAGE_SIZE);
+
+    /* Now get rid of it */
+    MiReleaseSystemPtes(ZeroPte, 1, SystemPteSpace);
+}
+
 NTSTATUS
 NTAPI
 MiResolveDemandZeroFault(IN PVOID Address,
@@ -84,22 +166,38 @@ MiResolveDemandZeroFault(IN PVOID Address,
 {
     PFN_NUMBER PageFrameNumber;
     MMPTE TempPte;
+    BOOLEAN NeedZero = FALSE;
     DPRINT("ARM3 Demand Zero Page Fault Handler for address: %p in process: %p\n",
             Address,
             Process);
     
+    /* Must currently only be called by paging path */
+    ASSERT(OldIrql == MM_NOIRQL);
+    if (Process)
+    {
+        /* Sanity check */
+        ASSERT(MI_IS_PAGE_TABLE_ADDRESS(PointerPte));
+
+        /* No forking yet */
+        ASSERT(Process->ForkInProgress == NULL);
+        
+        /* We'll need a zero page */
+        NeedZero = TRUE;
+    }
+        
     //
     // Lock the PFN database
     //
     OldIrql = KeAcquireQueuedSpinLock(LockQueuePfnLock);
     ASSERT(PointerPte->u.Hard.Valid == 0);
     
-    //
-    // Get a page
-    //
-    PageFrameNumber = MmAllocPage(MC_PPOOL, 0);
+    /* Get a page */
+    PageFrameNumber = MiRemoveAnyPage(0);
     DPRINT("New pool page: %lx\n", PageFrameNumber);
     
+    /* Initialize it */
+    MiInitializePfn(PageFrameNumber, PointerPte, TRUE);
+    
     //
     // Release PFN lock
     //
@@ -110,14 +208,33 @@ MiResolveDemandZeroFault(IN PVOID Address,
     //
     InterlockedIncrement(&KeGetCurrentPrcb()->MmDemandZeroCount);
     
-    //
-    // Build the PTE
-    //
-    TempPte = HyperTemplatePte;
-    TempPte.u.Hard.PageFrameNumber = PageFrameNumber;
-    *PointerPte = TempPte;
-    ASSERT(PointerPte->u.Hard.Valid == 1);
+    /* Zero the page if need be */
+    if (NeedZero) MiZeroPfn(PageFrameNumber);
+    
+    /* Build the PTE */
+    if (PointerPte <= MiHighestUserPte)
+    {
+        /* For user mode */
+        MI_MAKE_HARDWARE_PTE_USER(&TempPte,
+                                  PointerPte,
+                                  PointerPte->u.Soft.Protection,
+                                  PageFrameNumber);
+    }
+    else
+    {
+        /* For kernel mode */
+        MI_MAKE_HARDWARE_PTE(&TempPte,
+                             PointerPte,
+                             PointerPte->u.Soft.Protection,
+                             PageFrameNumber);
+    }
+    
+    /* Set it dirty if it's a writable page */
+    if (TempPte.u.Hard.Write) TempPte.u.Hard.Dirty = TRUE;
     
+    /* Write it */
+    MI_WRITE_VALID_PTE(PointerPte, TempPte);
+
     //
     // It's all good now
     //
@@ -140,8 +257,8 @@ MiDispatchFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
     KIRQL OldIrql;
     NTSTATUS Status;
     DPRINT("ARM3 Page Fault Dispatcher for address: %p in process: %p\n",
-            Address,
-            Process);
+             Address,
+             Process);
     
     //
     // Make sure APCs are off and we're not at dispatch
@@ -155,6 +272,9 @@ MiDispatchFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
     //
     TempPte = *PointerPte;
     
+    /* No prototype */
+    ASSERT(PrototypePte == NULL);
+    
     //
     // The PTE must be invalid, but not totally blank
     //
@@ -175,7 +295,8 @@ MiDispatchFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
     Status = MiResolveDemandZeroFault(Address,
                                       PointerPte,
                                       Process,
-                                      -1);
+                                      MM_NOIRQL);
+    ASSERT(KeAreAllApcsDisabled () == TRUE);
     if (NT_SUCCESS(Status))
     {
         //
@@ -201,15 +322,22 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
 {
     KIRQL OldIrql = KeGetCurrentIrql(), LockIrql;
     PMMPTE PointerPte;
+    PMMPDE PointerPde;
     MMPTE TempPte;
     PETHREAD CurrentThread;
+    PEPROCESS CurrentProcess;
     NTSTATUS Status;
+    PMMSUPPORT WorkingSet;
+    ULONG ProtectionCode;
+    PMMVAD Vad;
+    PFN_NUMBER PageFrameIndex;
     DPRINT("ARM3 FAULT AT: %p\n", Address);
     
     //
     // Get the PTE and PDE
     //
     PointerPte = MiAddressToPte(Address);
+    PointerPde = MiAddressToPde(Address);
     
     //
     // Check for dispatch-level snafu
@@ -238,7 +366,7 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
         //
         // Is the PDE valid?
         //
-        if (!MiIsPdeForAddressValid(Address))
+        if (!PointerPde->u.Hard.Valid == 0)
         {
             //
             // Debug spew (eww!)
@@ -253,7 +381,7 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
             //
             // Now we SHOULD be good
             //
-            if (!MiIsPdeForAddressValid(Address))
+            if (PointerPde->u.Hard.Valid == 0)
             {
                 //
                 // FIXFIX: Do the S-LIST hack
@@ -297,26 +425,36 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
         //
         // Check for a fault on the page table or hyperspace itself
         //
-        if ((Address >= (PVOID)PTE_BASE) && (Address <= (PVOID)HYPER_SPACE_END))
+        if (MI_IS_PAGE_TABLE_OR_HYPER_ADDRESS(Address))
         {
             //
             // This might happen...not sure yet
             //
-            DPRINT1("FAULT ON PAGE TABLES!\n");
+            DPRINT1("FAULT ON PAGE TABLES: %p %lx %lx!\n", Address, *PointerPte, *PointerPde);
+            
+            //
+            // Map in the page table
+            //
+            if (MiCheckPdeForPagedPool(Address) == STATUS_WAIT_1)
+            {
+                DPRINT1("PAGE TABLES FAULTED IN!\n");
+                return STATUS_SUCCESS;
+            }
+            
+            //
+            // Otherwise the page table doesn't actually exist
+            //
+            DPRINT1("FAILING\n");
             return STATUS_ACCESS_VIOLATION;
         }
         
-        //
-        // Now we must raise to APC_LEVEL and mark the thread as owner
-        // We don't actually implement a working set pushlock, so this is only
-        // for internal consistency (and blocking APCs)
-        //
-        KeRaiseIrql(APC_LEVEL, &LockIrql);
+        /* In this path, we are using the system working set */
         CurrentThread = PsGetCurrentThread();
-        KeEnterGuardedRegion();
-        ASSERT((CurrentThread->OwnsSystemWorkingSetExclusive == 0) &&
-               (CurrentThread->OwnsSystemWorkingSetShared == 0));
-        CurrentThread->OwnsSystemWorkingSetExclusive = 1; 
+        WorkingSet = &MmSystemCacheWs;
+        
+        /* Acquire it */
+        KeRaiseIrql(APC_LEVEL, &LockIrql);
+        MiLockWorkingSet(CurrentThread, WorkingSet);
         
         //
         // Re-read PTE now that the IRQL has been raised
@@ -336,6 +474,10 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
                 return STATUS_ACCESS_VIOLATION;
             }
             
+            /* Release the working set */
+            MiUnlockWorkingSet(CurrentThread, WorkingSet);
+            KeLowerIrql(LockIrql);
+            
             //
             // Otherwise, the PDE was probably invalid, and all is good now
             //
@@ -363,13 +505,10 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
                                  NULL,
                                  TrapInformation,
                                  NULL);
-        
-        //
-        // Re-enable APCs
-        //
+
+        /* Release the working set */
         ASSERT(KeAreAllApcsDisabled() == TRUE);
-        CurrentThread->OwnsSystemWorkingSetExclusive = 0;
-        KeLeaveGuardedRegion();
+        MiUnlockWorkingSet(CurrentThread, WorkingSet);
         KeLowerIrql(LockIrql);
         
         //
@@ -379,11 +518,108 @@ MmArmAccessFault(IN BOOLEAN StoreInstruction,
         return Status;
     }
     
-    //
-    // DIE DIE DIE
-    //
-    DPRINT1("WARNING: USER MODE FAULT IN ARM3???\n");
-    return STATUS_ACCESS_VIOLATION;
+    /* This is a user fault */
+    CurrentThread = PsGetCurrentThread();
+    CurrentProcess = PsGetCurrentProcess();
+    
+    /* Lock the working set */
+    MiLockProcessWorkingSet(CurrentProcess, CurrentThread);
+    
+    /* First things first, is the PDE valid? */
+    ASSERT(PointerPde != MiAddressToPde(PTE_BASE));
+    ASSERT(PointerPde->u.Hard.LargePage == 0);
+    if (PointerPde->u.Hard.Valid == 0)
+    {
+        /* Right now, we only handle scenarios where the PDE is totally empty */
+        ASSERT(PointerPde->u.Long == 0);
+
+        /* Check if this address range belongs to a valid allocation (VAD) */
+        MiCheckVirtualAddress(Address, &ProtectionCode, &Vad);
+        
+        /* Right now, we expect a valid protection mask on the VAD */
+        ASSERT(ProtectionCode != MM_NOACCESS);
+
+        /* Make the PDE demand-zero */
+        MI_WRITE_INVALID_PTE(PointerPde, DemandZeroPde);
+
+        /* And go dispatch the fault on the PDE. This should handle the demand-zero */
+        Status = MiDispatchFault(TRUE,
+                                 PointerPte,
+                                 PointerPde,
+                                 NULL,
+                                 FALSE,
+                                 PsGetCurrentProcess(),
+                                 TrapInformation,
+                                 NULL);
+
+        /* We should come back with APCs enabled, and with a valid PDE */
+        ASSERT(KeAreAllApcsDisabled() == TRUE);
+        ASSERT(PointerPde->u.Hard.Valid == 1);
+    }
+
+    /* Now capture the PTE. We only handle cases where it's totally empty */
+    TempPte = *PointerPte;
+    ASSERT(TempPte.u.Long == 0);
+
+    /* Check if this address range belongs to a valid allocation (VAD) */
+    MiCheckVirtualAddress(Address, &ProtectionCode, &Vad);
+    
+    /* Right now, we expect a valid protection mask on the VAD */
+    ASSERT(ProtectionCode != MM_NOACCESS);
+    PointerPte->u.Soft.Protection = ProtectionCode;
+
+    /* Lock the PFN database since we're going to grab a page */
+    OldIrql = KeAcquireQueuedSpinLock(LockQueuePfnLock);
+
+    /* Grab a page out of there. Later we should grab a colored zero page */
+    PageFrameIndex = MiRemoveAnyPage(0);
+    ASSERT(PageFrameIndex);
+
+    /* Release the lock since we need to do some zeroing */
+    KeReleaseQueuedSpinLock(LockQueuePfnLock, OldIrql);
+
+    /* Zero out the page, since it's for user-mode */
+    MiZeroPfn(PageFrameIndex);
+
+    /* Grab the lock again so we can initialize the PFN entry */
+    OldIrql = KeAcquireQueuedSpinLock(LockQueuePfnLock);
+
+    /* Initialize the PFN entry now */
+    MiInitializePfn(PageFrameIndex, PointerPte, 1);
+
+    /* And we're done with the lock */
+    KeReleaseQueuedSpinLock(LockQueuePfnLock, OldIrql);
+
+    /* One more demand-zero fault */
+    InterlockedIncrement(&KeGetCurrentPrcb()->MmDemandZeroCount);
+
+    /* Was the fault on an actual user page, or a kernel page for the user? */
+    if (PointerPte <= MiHighestUserPte)
+    {
+        /* User fault, build a user PTE */
+        MI_MAKE_HARDWARE_PTE_USER(&TempPte,
+                                  PointerPte,
+                                  PointerPte->u.Soft.Protection,
+                                  PageFrameIndex);
+    }
+    else
+    {
+        /* Session, kernel, or user PTE, figure it out and build it */
+        MI_MAKE_HARDWARE_PTE(&TempPte,
+                             PointerPte,
+                             PointerPte->u.Soft.Protection,
+                             PageFrameIndex);
+    }
+
+    /* Write the dirty bit for writeable pages */
+    if (TempPte.u.Hard.Write) TempPte.u.Hard.Dirty = TRUE;
+
+    /* And now write down the PTE, making the address valid */
+    MI_WRITE_VALID_PTE(PointerPte, TempPte);
+    
+    /* Release the working set */
+    MiUnlockProcessWorkingSet(CurrentProcess, CurrentThread);
+    return STATUS_PAGE_FAULT_DEMAND_ZERO;
 }
 
 /* EOF */