grml...
[seabios.git] / src / pmm.c
index bf53e3b52f969903ba6ea124f704665367231068..82a0b1d0dc4fb61ff58605fe5683d904cb5323d0 100644 (file)
--- a/src/pmm.c
+++ b/src/pmm.c
@@ -6,6 +6,429 @@
 
 #include "util.h" // checksum
 #include "config.h" // BUILD_BIOS_ADDR
+#include "memmap.h" // struct e820entry
+#include "farptr.h" // GET_FARVAR
+#include "biosvar.h" // GET_BDA
+
+// Information on a reserved area.
+struct allocinfo_s {
+    struct allocinfo_s *next, **pprev;
+    void *data, *dataend, *allocend;
+};
+
+// Information on a tracked memory allocation.
+struct allocdetail_s {
+    struct allocinfo_s detailinfo;
+    struct allocinfo_s datainfo;
+    u32 handle;
+};
+
+// The various memory zones.
+struct zone_s {
+    struct allocinfo_s *info;
+};
+
+struct zone_s ZoneLow, ZoneHigh, ZoneFSeg, ZoneTmpLow, ZoneTmpHigh;
+
+static struct zone_s *Zones[] = {
+    &ZoneTmpLow, &ZoneLow, &ZoneFSeg, &ZoneTmpHigh, &ZoneHigh
+};
+
+
+/****************************************************************
+ * low-level memory reservations
+ ****************************************************************/
+
+// Find and reserve space from a given zone
+static void *
+allocSpace(struct zone_s *zone, u32 size, u32 align, struct allocinfo_s *fill)
+{
+    struct allocinfo_s *info;
+    for (info = zone->info; info; info = info->next) {
+        void *dataend = info->dataend;
+        void *allocend = info->allocend;
+        void *newallocend = (void*)ALIGN_DOWN((u32)allocend - size, align);
+        if (newallocend >= dataend && newallocend <= allocend) {
+            // Found space - now reserve it.
+            struct allocinfo_s **pprev = info->pprev;
+            if (!fill)
+                fill = newallocend;
+            fill->next = info;
+            fill->pprev = pprev;
+            fill->data = newallocend;
+            fill->dataend = newallocend + size;
+            fill->allocend = allocend;
+
+            info->allocend = newallocend;
+            info->pprev = &fill->next;
+            *pprev = fill;
+            return newallocend;
+        }
+    }
+    return NULL;
+}
+
+// Release space allocated with allocSpace()
+static void
+freeSpace(struct allocinfo_s *info)
+{
+    struct allocinfo_s *next = info->next;
+    struct allocinfo_s **pprev = info->pprev;
+    *pprev = next;
+    if (next) {
+        if (next->allocend == info->data)
+            next->allocend = info->allocend;
+        next->pprev = pprev;
+    }
+}
+
+// Add new memory to a zone
+static void
+addSpace(struct zone_s *zone, void *start, void *end)
+{
+    // Find position to add space
+    struct allocinfo_s **pprev = &zone->info, *info;
+    for (;;) {
+        info = *pprev;
+        if (!info || info->data < start)
+            break;
+        pprev = &info->next;
+    }
+
+    // Add space using temporary allocation info.
+    struct allocdetail_s tempdetail;
+    tempdetail.datainfo.next = info;
+    tempdetail.datainfo.pprev = pprev;
+    tempdetail.datainfo.data = tempdetail.datainfo.dataend = start;
+    tempdetail.datainfo.allocend = end;
+    *pprev = &tempdetail.datainfo;
+    if (info)
+        info->pprev = &tempdetail.datainfo.next;
+
+    // Allocate final allocation info.
+    struct allocdetail_s *detail = allocSpace(
+        &ZoneTmpHigh, sizeof(*detail), MALLOC_MIN_ALIGN, NULL);
+    if (!detail) {
+        detail = allocSpace(&ZoneTmpLow, sizeof(*detail)
+                            , MALLOC_MIN_ALIGN, NULL);
+        if (!detail) {
+            *tempdetail.datainfo.pprev = tempdetail.datainfo.next;
+            if (tempdetail.datainfo.next)
+                tempdetail.datainfo.next->pprev = tempdetail.datainfo.pprev;
+            warn_noalloc();
+            return;
+        }
+    }
+
+    // Replace temp alloc space with final alloc space
+    memcpy(&detail->datainfo, &tempdetail.datainfo, sizeof(detail->datainfo));
+    detail->handle = PMM_DEFAULT_HANDLE;
+
+    *tempdetail.datainfo.pprev = &detail->datainfo;
+    if (tempdetail.datainfo.next)
+        tempdetail.datainfo.next->pprev = &detail->datainfo.next;
+}
+
+// Search all zones for an allocation obtained from allocSpace()
+static struct allocinfo_s *
+findAlloc(void *data)
+{
+    int i;
+    for (i=0; i<ARRAY_SIZE(Zones); i++) {
+        struct zone_s *zone = Zones[i];
+        struct allocinfo_s *info;
+        for (info = zone->info; info; info = info->next)
+            if (info->data == data)
+                return info;
+    }
+    return NULL;
+}
+
+// Return the last sentinal node of a zone
+static struct allocinfo_s *
+findLast(struct zone_s *zone)
+{
+    struct allocinfo_s *info = zone->info;
+    if (!info)
+        return NULL;
+    for (;;) {
+        struct allocinfo_s *next = info->next;
+        if (!next)
+            return info;
+        info = next;
+    }
+}
+
+
+/****************************************************************
+ * Setup
+ ****************************************************************/
+
+void
+malloc_setup(void)
+{
+    ASSERT32FLAT();
+    dprintf(3, "malloc setup\n");
+
+    // Populate temp high ram
+    u32 highram = 0;
+    int i;
+    for (i=e820_count-1; i>=0; i--) {
+        struct e820entry *en = &e820_list[i];
+        u64 end = en->start + en->size;
+        if (end < 1024*1024)
+            break;
+        if (en->type != E820_RAM || end > 0xffffffff)
+            continue;
+        u32 s = en->start, e = end;
+        if (!highram) {
+            u32 newe = ALIGN_DOWN(e - CONFIG_MAX_HIGHTABLE, MALLOC_MIN_ALIGN);
+            if (newe <= e && newe >= s) {
+                highram = newe;
+                e = newe;
+            }
+        }
+        addSpace(&ZoneTmpHigh, (void*)s, (void*)e);
+    }
+
+    // Populate other regions
+    addSpace(&ZoneTmpLow, (void*)BUILD_STACK_ADDR, (void*)BUILD_EBDA_MINIMUM);
+    addSpace(&ZoneFSeg, BiosTableSpace, &BiosTableSpace[CONFIG_MAX_BIOSTABLE]);
+    addSpace(&ZoneLow, (void*)BUILD_LOWRAM_END, (void*)BUILD_LOWRAM_END);
+    if (highram) {
+        addSpace(&ZoneHigh, (void*)highram
+                 , (void*)highram + CONFIG_MAX_HIGHTABLE);
+        add_e820(highram, CONFIG_MAX_HIGHTABLE, E820_RESERVED);
+    }
+}
+
+// Update pointers after code relocation.
+void
+malloc_fixupreloc(void)
+{
+    ASSERT32FLAT();
+    if (!CONFIG_RELOCATE_INIT)
+        return;
+    dprintf(3, "malloc fixup reloc\n");
+
+    int i;
+    for (i=0; i<ARRAY_SIZE(Zones); i++) {
+        struct zone_s *zone = Zones[i];
+        zone->info->pprev = &zone->info;
+    }
+
+    // Add space free'd during relocation in f-segment to ZoneFSeg
+    extern u8 code32init_end[];
+    if ((u32)code32init_end > BUILD_BIOS_ADDR) {
+        memset((void*)BUILD_BIOS_ADDR, 0, (u32)code32init_end - BUILD_BIOS_ADDR);
+        addSpace(&ZoneFSeg, (void*)BUILD_BIOS_ADDR, code32init_end);
+    }
+}
+
+void
+malloc_finalize(void)
+{
+    ASSERT32FLAT();
+    dprintf(3, "malloc finalize\n");
+
+    // Reserve more low-mem if needed.
+    u32 endlow = GET_BDA(mem_size_kb)*1024;
+    add_e820(endlow, BUILD_LOWRAM_END-endlow, E820_RESERVED);
+
+    // Give back unused high ram.
+    struct allocinfo_s *info = findLast(&ZoneHigh);
+    if (info) {
+        u32 giveback = ALIGN_DOWN(info->allocend - info->dataend, PAGE_SIZE);
+        add_e820((u32)info->dataend, giveback, E820_RAM);
+        dprintf(1, "Returned %d bytes of ZoneHigh\n", giveback);
+    }
+}
+
+
+/****************************************************************
+ * ebda movement
+ ****************************************************************/
+
+// Move ebda
+static int
+relocate_ebda(u32 newebda, u32 oldebda, u8 ebda_size)
+{
+    u32 lowram = GET_BDA(mem_size_kb) * 1024;
+    if (oldebda != lowram)
+        // EBDA isn't at end of ram - give up.
+        return -1;
+
+    // Do copy
+    memmove((void*)newebda, (void*)oldebda, ebda_size * 1024);
+
+    // Update indexes
+    dprintf(1, "ebda moved from %x to %x\n", oldebda, newebda);
+    SET_BDA(mem_size_kb, newebda / 1024);
+    SET_BDA(ebda_seg, FLATPTR_TO_SEG(newebda));
+    return 0;
+}
+
+// Support expanding the ZoneLow dynamically.
+static void
+zonelow_expand(u32 size, u32 align)
+{
+    struct allocinfo_s *info = findLast(&ZoneLow);
+    if (!info)
+        return;
+    u32 oldpos = (u32)info->allocend;
+    u32 newpos = ALIGN_DOWN(oldpos - size, align);
+    u32 bottom = (u32)info->dataend;
+    if (newpos >= bottom && newpos <= oldpos)
+        // Space already present.
+        return;
+    u16 ebda_seg = get_ebda_seg();
+    u32 ebda_pos = (u32)MAKE_FLATPTR(ebda_seg, 0);
+    u8 ebda_size = GET_EBDA2(ebda_seg, size);
+    u32 ebda_end = ebda_pos + ebda_size * 1024;
+    if (ebda_end != bottom)
+        // Something else is after ebda - can't use any existing space.
+        newpos = ALIGN_DOWN(ebda_end - size, align);
+    u32 newbottom = ALIGN_DOWN(newpos, 1024);
+    u32 newebda = ALIGN_DOWN(newbottom - ebda_size * 1024, 1024);
+    if (newebda < BUILD_EBDA_MINIMUM)
+        // Not enough space.
+        return;
+
+    // Move ebda
+    int ret = relocate_ebda(newebda, ebda_pos, ebda_size);
+    if (ret)
+        return;
+
+    // Update zone
+    if (ebda_end == bottom) {
+        info->data = (void*)newbottom;
+        info->dataend = (void*)newbottom;
+    } else
+        addSpace(&ZoneLow, (void*)newbottom, (void*)ebda_end);
+}
+
+// Check if can expand the given zone to fulfill an allocation
+static void *
+allocExpandSpace(struct zone_s *zone, u32 size, u32 align
+                 , struct allocinfo_s *fill)
+{
+    void *data = allocSpace(zone, size, align, fill);
+    if (data || zone != &ZoneLow)
+        return data;
+
+    // Make sure to not move ebda while an optionrom is running.
+    if (unlikely(wait_preempt())) {
+        data = allocSpace(zone, size, align, fill);
+        if (data)
+            return data;
+    }
+
+    zonelow_expand(size, align);
+    return allocSpace(zone, size, align, fill);
+}
+
+
+/****************************************************************
+ * tracked memory allocations
+ ****************************************************************/
+
+// Allocate memory from the given zone and track it as a PMM allocation
+void * __malloc
+pmm_malloc(struct zone_s *zone, u32 handle, u32 size, u32 align)
+{
+    ASSERT32FLAT();
+    if (!size)
+        return NULL;
+
+    // Find and reserve space for bookkeeping.
+    struct allocdetail_s *detail = allocSpace(
+        &ZoneTmpHigh, sizeof(*detail), MALLOC_MIN_ALIGN, NULL);
+    if (!detail) {
+        detail = allocSpace(&ZoneTmpLow, sizeof(*detail)
+                            , MALLOC_MIN_ALIGN, NULL);
+        if (!detail)
+            return NULL;
+    }
+
+    // Find and reserve space for main allocation
+    void *data = allocExpandSpace(zone, size, align, &detail->datainfo);
+    if (!data) {
+        freeSpace(&detail->detailinfo);
+        return NULL;
+    }
+
+    dprintf(8, "pmm_malloc zone=%p handle=%x size=%d align=%x"
+            " ret=%p (detail=%p)\n"
+            , zone, handle, size, align
+            , data, detail);
+    detail->handle = handle;
+
+    return data;
+}
+
+// Free a data block allocated with pmm_malloc
+int
+pmm_free(void *data)
+{
+    ASSERT32FLAT();
+    struct allocinfo_s *info = findAlloc(data);
+    if (!info || data == (void*)info || data == info->dataend)
+        return -1;
+    struct allocdetail_s *detail = container_of(
+        info, struct allocdetail_s, datainfo);
+    dprintf(8, "pmm_free %p (detail=%p)\n", data, detail);
+    freeSpace(info);
+    freeSpace(&detail->detailinfo);
+    return 0;
+}
+
+// Find the amount of free space in a given zone.
+static u32
+pmm_getspace(struct zone_s *zone)
+{
+    // XXX - doesn't account for ZoneLow being able to grow.
+    // XXX - results not reliable when CONFIG_THREAD_OPTIONROMS
+    u32 maxspace = 0;
+    struct allocinfo_s *info;
+    for (info = zone->info; info; info = info->next) {
+        u32 space = info->allocend - info->dataend;
+        if (space > maxspace)
+            maxspace = space;
+    }
+
+    if (zone != &ZoneTmpHigh && zone != &ZoneTmpLow)
+        return maxspace;
+    // Account for space needed for PMM tracking.
+    u32 reserve = ALIGN(sizeof(struct allocdetail_s), MALLOC_MIN_ALIGN);
+    if (maxspace <= reserve)
+        return 0;
+    return maxspace - reserve;
+}
+
+// Find the data block allocated with pmm_malloc with a given handle.
+static void *
+pmm_find(u32 handle)
+{
+    int i;
+    for (i=0; i<ARRAY_SIZE(Zones); i++) {
+        struct zone_s *zone = Zones[i];
+        struct allocinfo_s *info;
+        for (info = zone->info; info; info = info->next) {
+            if (info->data != (void*)info)
+                continue;
+            struct allocdetail_s *detail = container_of(
+                info, struct allocdetail_s, detailinfo);
+            if (detail->handle == handle)
+                return detail->datainfo.data;
+        }
+    }
+    return NULL;
+}
+
+
+/****************************************************************
+ * pmm interface
+ ****************************************************************/
 
 struct pmmheader {
     u32 signature;
@@ -29,7 +452,7 @@ struct pmmheader PMMHEADER __aligned(16) VAR16EXPORT = {
 };
 #endif
 
-#define FUNCTION_NOT_SUPPORTED 0xffffffff
+#define PMM_FUNCTION_NOT_SUPPORTED 0xffffffff
 
 // PMM - allocate
 static u32
@@ -37,10 +460,57 @@ handle_pmm00(u16 *args)
 {
     u32 length = *(u32*)&args[1], handle = *(u32*)&args[3];
     u16 flags = args[5];
-    dprintf(1, "pmm00: length=%x handle=%x flags=%x\n"
+    dprintf(3, "pmm00: length=%x handle=%x flags=%x\n"
             , length, handle, flags);
-    // XXX
-    return 0;
+    struct zone_s *lowzone = &ZoneTmpLow, *highzone = &ZoneTmpHigh;
+    if (flags & 8) {
+        // Permanent memory request.
+        lowzone = &ZoneLow;
+        highzone = &ZoneHigh;
+    }
+    if (!length) {
+        // Memory size request
+        switch (flags & 3) {
+        default:
+        case 0:
+            return 0;
+        case 1:
+            return pmm_getspace(lowzone);
+        case 2:
+            return pmm_getspace(highzone);
+        case 3: {
+            u32 spacelow = pmm_getspace(lowzone);
+            u32 spacehigh = pmm_getspace(highzone);
+            if (spacelow > spacehigh)
+                return spacelow;
+            return spacehigh;
+        }
+        }
+    }
+    u32 size = length * 16;
+    if ((s32)size <= 0)
+        return 0;
+    u32 align = MALLOC_MIN_ALIGN;
+    if (flags & 4) {
+        align = 1<<__ffs(size);
+        if (align < MALLOC_MIN_ALIGN)
+            align = MALLOC_MIN_ALIGN;
+    }
+    switch (flags & 3) {
+    default:
+    case 0:
+        return 0;
+    case 1:
+        return (u32)pmm_malloc(lowzone, handle, size, align);
+    case 2:
+        return (u32)pmm_malloc(highzone, handle, size, align);
+    case 3: {
+        void *data = pmm_malloc(lowzone, handle, size, align);
+        if (data)
+            return (u32)data;
+        return (u32)pmm_malloc(highzone, handle, size, align);
+    }
+    }
 }
 
 // PMM - find
@@ -48,9 +518,10 @@ static u32
 handle_pmm01(u16 *args)
 {
     u32 handle = *(u32*)&args[1];
-    dprintf(1, "pmm01: handle=%x\n", handle);
-    // XXX
-    return 0;
+    dprintf(3, "pmm01: handle=%x\n", handle);
+    if (handle == PMM_DEFAULT_HANDLE)
+        return 0;
+    return (u32)pmm_find(handle);
 }
 
 // PMM - deallocate
@@ -58,39 +529,56 @@ static u32
 handle_pmm02(u16 *args)
 {
     u32 buffer = *(u32*)&args[1];
-    dprintf(1, "pmm02: buffer=%x\n", buffer);
-    // XXX
+    dprintf(3, "pmm02: buffer=%x\n", buffer);
+    int ret = pmm_free((void*)buffer);
+    if (ret)
+        // Error
+        return 1;
     return 0;
 }
 
 static u32
 handle_pmmXX(u16 *args)
 {
-    return FUNCTION_NOT_SUPPORTED;
+    return PMM_FUNCTION_NOT_SUPPORTED;
 }
 
-u32 VISIBLE16
+u32 VISIBLE32INIT
 handle_pmm(u16 *args)
 {
+    ASSERT32FLAT();
     if (! CONFIG_PMM)
-        return FUNCTION_NOT_SUPPORTED;
+        return PMM_FUNCTION_NOT_SUPPORTED;
 
     u16 arg1 = args[0];
     dprintf(DEBUG_HDL_pmm, "pmm call arg1=%x\n", arg1);
 
+    int oldpreempt;
+    if (CONFIG_THREAD_OPTIONROMS) {
+        // Not a preemption event - don't wait in wait_preempt()
+        oldpreempt = CanPreempt;
+        CanPreempt = 0;
+    }
+
+    u32 ret;
     switch (arg1) {
-    case 0x00: return handle_pmm00(args);
-    case 0x01: return handle_pmm01(args);
-    case 0x02: return handle_pmm02(args);
-    default:   return handle_pmmXX(args);
+    case 0x00: ret = handle_pmm00(args); break;
+    case 0x01: ret = handle_pmm01(args); break;
+    case 0x02: ret = handle_pmm02(args); break;
+    default:   ret = handle_pmmXX(args); break;
     }
+
+    if (CONFIG_THREAD_OPTIONROMS)
+        CanPreempt = oldpreempt;
+
+    return ret;
 }
 
 // romlayout.S
-extern void entry_pmm();
+extern void entry_pmm(void);
 
 void
-pmm_setup()
+pmm_setup(void)
 {
     if (! CONFIG_PMM)
         return;
@@ -103,7 +591,7 @@ pmm_setup()
 }
 
 void
-pmm_finalize()
+pmm_finalize(void)
 {
     if (! CONFIG_PMM)
         return;
@@ -112,6 +600,4 @@ pmm_finalize()
 
     PMMHEADER.signature = 0;
     PMMHEADER.entry_offset = 0;
-
-    // XXX - zero low-memory allocations.
 }