/*************************************************************
 *页式管理相关代码 add by visual 2016.4.19
 **************************************************************/

#include "type.h"
#include "const.h"
#include "protect.h"
#include "string.h"
#include "proc.h"
#include "global.h"
#include "proto.h"
#include "memman.h"
#include "stdio.h"
#include "x86.h"

// to determine if a page fault is reparable. added by xw, 18/6/11
u32 cr2_save;
u32 cr2_count = 0;

/*======================================================================*
			   switch_pde			added by xw, 17/12/11
 *switch the page directory table after schedule() is called
 *======================================================================*/
void switch_pde()
{
	cr3_ready = p_proc_current->task.cr3;
}

/*======================================================================*
			   init_page_pte		add by visual 2016.4.19
*该函数只初始化了进程的高端（内核端）地址页表
 *======================================================================*/
u32 init_page_pte(u32 pid)
{ // 页表初始化函数

	u32 AddrLin, pde_addr_phy_temp, err_temp;

	pde_addr_phy_temp = do_kmalloc_4k();					 // 为页目录申请一页
	memset((void *)K_PHY2LIN(pde_addr_phy_temp), 0, num_4K); // add by visual 2016.5.26

	if (pde_addr_phy_temp < 0 || (pde_addr_phy_temp & 0x3FF) != 0) // add by visual 2016.5.9
	{
		kprintf("\x1b[31;47minit_page_pte Error:pde_addr_phy_temp\x1b[m");
		return -1;
	}

	proc_table[pid].task.cr3 = pde_addr_phy_temp; // 初始化了进程表中cr3寄存器变量，属性位暂时不管
	/*********************页表初始化部分*********************************/
	u32 phy_addr = 0;

	for (AddrLin = KernelLinBase, phy_addr = 0; AddrLin < KernelLinBase + KernelSize; AddrLin += num_4K, phy_addr += num_4K)
	{														// 只初始化内核部分，3G后的线性地址映射到物理地址开始处
		err_temp = lin_mapping_phy(AddrLin,					// 线性地址					//add by visual 2016.5.9
								   phy_addr,				// 物理地址
								   pid,						// 进程pid						//edit by visual 2016.5.19
								   PG_P | PG_USU | PG_RWW,	// 页目录的属性位（用户权限）			//edit by visual 2016.5.26
								   PG_P | PG_USS | PG_RWW); // 页表的属性位（系统权限）				//edit by visual 2016.5.17
		if (err_temp != 0)
		{
			kprintf("\x1b[31;47minit_page_pte Error:lin_mapping_phy\x1b[m");
			return -1;
		}
	}

	return 0;
}

/*======================================================================*
			   page_fault_handle		edit by visual 2016.5.9
 *======================================================================*/
void page_fault_handler(u32 vec_no,	  // 异常编号，此时应该是14，代表缺页异常
						u32 err_code, // 错误码
						u32 eip,	  // 导致缺页的指令的线性地址
						u32 cs,		  // 发生错误时的代码段寄存器内容
						u32 eflags)	  // 时发生错误的标志寄存器内容
{									  // 缺页中断处理函数
	u32 pde_addr_phy_temp;
	u32 pte_addr_phy_temp;
	u32 cr2;

	cr2 = read_cr2();

	// if page fault happens in kernel, it's an error.
	if (kernel_initial == 1)
	{
		kprintf("\n");
		kprintf("\033[91;47m Page Fault\n\033[0m");
		kprintf("\033[91meip=0x%08x, eflags=0x%x, CS=0x%x, ERR=0x%x, CR2=0x%08x\033[0m\n", eip, eflags, cs, err_code, cr2);
		halt();
	}

	// 获取该进程页目录物理地址
	pde_addr_phy_temp = get_pde_phy_addr(p_proc_current->task.pid);
	// 获取该线性地址对应的页表的物理地址
	pte_addr_phy_temp = get_pte_phy_addr(p_proc_current->task.pid, cr2);

	kprintf("\n");
	kprintf("\033[91;47m Page Fault\033[0m in %d\n", p_proc_current->task.pid);
	kprintf("\033[91meip=0x%08x, eflags=0x%x, CS=0x%x, ERR=0x%x, CR2=0x%08x\033[0m\n", eip, eflags, cs, err_code, cr2);
	kprintf("\033[91mCR3=0x%08x, PDE=%p, PTE=%p\033[0m\n",
			p_proc_current->task.cr3,
			*((u32 *)K_PHY2LIN(pde_addr_phy_temp) + get_pde_index(cr2)),
			*((u32 *)K_PHY2LIN(pte_addr_phy_temp) + get_pte_index(cr2)));
	disable_int();
	halt();

	if (0 == pte_exist(pde_addr_phy_temp, cr2))
	{ // 页表不存在
		// kprintf("\033[91;47m[PDE FAULT]\033[0m in %d\n",p_proc_current->task.pid);
		(*((u32 *)K_PHY2LIN(pde_addr_phy_temp) + get_pde_index(cr2))) |= PG_P;
		// kprintf("\033[92;47m[Solved]\033[0m in %d\n",p_proc_current->task.pid);
	}
	else
	{ // 只是缺少物理页
		// kprintf("\033[91;47m[PTE FAULT]\033[0m in %d\n",p_proc_current->task.pid);
		(*((u32 *)K_PHY2LIN(pte_addr_phy_temp) + get_pte_index(cr2))) |= PG_P;
		// kprintf("\033[92;47m[Solved]\033[0m in %d\n",p_proc_current->task.pid);
	}
	refresh_page_cache();
}

/***************************地址转换过程***************************
 *
 *第一步，CR3包含着页目录的起始地址，用32位线性地址的最高10位A31~A22作为页目录的页目录项的索引，
 *将它乘以4，与CR3中的页目录的起始地址相加，形成相应页表的地址。
 *
 *第二步，从指定的地址中取出32位页目录项，它的低12位为0，这32位是页表的起始地址。
 *用32位线性地址中的A21~A12位作为页表中的页面的索引，将它乘以4，与页表的起始地址相加，形成32位页面地址。
 *
 *第三步，将A11~A0作为相对于页面地址的偏移量，与32位页面地址相加，形成32位物理地址。
 *************************************************************************/

/*======================================================================*
			  get_pde_index		add by visual 2016.4.28
 *======================================================================*/
inline u32 get_pde_index(u32 AddrLin)
{							// 由 线性地址 得到 页目录项编号
	return (AddrLin >> 22); // 高10位A31~A22
}

/*======================================================================*
			  get_pte_index		add by visual 2016.4.28
 *======================================================================*/
inline u32 get_pte_index(u32 AddrLin)
{										   // 由 线性地址 得到 页表项编号
	return (((AddrLin)&0x003FFFFF) >> 12); // 中间10位A21~A12,0x3FFFFF = 0000 0000 0011 1111 1111 1111 1111 1111
}

/*======================================================================*
			 get_pde_phy_addr	add by visual 2016.4.28
*======================================================================*/
inline u32 get_pde_phy_addr(u32 pid)
{ // 获取页目录物理地址
	if (proc_table[pid].task.cr3 == 0)
	{ // 还没有初始化页目录
		return -1;
	}
	else
	{
		return ((proc_table[pid].task.cr3) & 0xFFFFF000);
	}
}

/*======================================================================*
			 get_pte_phy_addr	add by visual 2016.4.28
*======================================================================*/
inline u32 get_pte_phy_addr(u32 pid,													// 页目录物理地址		//edit by visual 2016.5.19
							u32 AddrLin)												// 线性地址
{																						// 获取该线性地址所属页表的物理地址
	u32 PageDirPhyAddr = get_pde_phy_addr(pid);											// add by visual 2016.5.19
	return (*((u32 *)K_PHY2LIN(PageDirPhyAddr) + get_pde_index(AddrLin))) & 0xFFFFF000; // 先找到该进程页目录首地址，然后计算出该线性地址对应的页目录项，再访问,最后注意4k对齐
}

/*======================================================================*
			 get_page_phy_addr	add by visual 2016.5.9
*======================================================================*/
inline u32 get_page_phy_addr(u32 pid,					 // 页表物理地址				//edit by visual 2016.5.19
							 u32 AddrLin)				 // 线性地址
{														 // 获取该线性地址对应的物理页物理地址
	u32 PageTblPhyAddr = get_pte_phy_addr(pid, AddrLin); // add by visual 2016.5.19
	return (*((u32 *)K_PHY2LIN(PageTblPhyAddr) + get_pte_index(AddrLin))) & 0xFFFFF000;
}

/*======================================================================*
			 pte_exist		add by visual 2016.4.28
*======================================================================*/
u32 pte_exist(u32 PageDirPhyAddr,															// 页目录物理地址
			  u32 AddrLin)																	// 线性地址
{																							// 判断 有没有 页表
	if ((0x00000001 & (*((u32 *)K_PHY2LIN(PageDirPhyAddr) + get_pde_index(AddrLin)))) == 0) // 先找到该进程页目录,然后计算出该线性地址对应的页目录项,访问并判断其是否存在
	{																						// 标志位为0，不存在
		return 0;
	}
	else
	{
		return 1;
	}
}

/*======================================================================*
			phy_exist		add by visual 2016.4.28
*======================================================================*/
u32 phy_exist(u32 PageTblPhyAddr, // 页表物理地址
			  u32 AddrLin)		  // 线性地址
{								  // 判断 该线性地址 有没有 对应的 物理页
	if ((0x00000001 & (*((u32 *)K_PHY2LIN(PageTblPhyAddr) + get_pte_index(AddrLin)))) == 0)
	{ // 标志位为0，不存在
		return 0;
	}
	else
	{
		return 1;
	}
}

/*======================================================================*
			 write_page_pde		add by visual 2016.4.28
*======================================================================*/
void write_page_pde(u32 PageDirPhyAddr, // 页目录物理地址
					u32 AddrLin,		// 线性地址
					u32 TblPhyAddr,		// 要填写的页表的物理地址（函数会进行4k对齐）
					u32 Attribute)		// 属性
{										// 填写页目录
	(*((u32 *)K_PHY2LIN(PageDirPhyAddr) + get_pde_index(AddrLin))) = (TblPhyAddr & 0xFFFFF000) | Attribute;
	// 进程页目录起始地址+每一项的大小*所属的项
}

/*======================================================================*
			  write_page_pte		add by visual 2016.4.28
 *======================================================================*/
void write_page_pte(u32 TblPhyAddr, // 页表物理地址
					u32 AddrLin,	// 线性地址
					u32 PhyAddr,	// 要填写的物理页物理地址(任意的物理地址，函数会进行4k对齐)
					u32 Attribute)	// 属性
{									// 填写页目录，会添加属性
	(*((u32 *)K_PHY2LIN(TblPhyAddr) + get_pte_index(AddrLin))) = (PhyAddr & 0xFFFFF000) | Attribute;
	// 页表起始地址+一项的大小*所属的项
}

/*======================================================================*
 *                         vmalloc		add by visual 2016.5.4
 *从堆中分配size大小的内存，返回线性地址
 *======================================================================*/
u32 vmalloc(u32 size)
{
	u32 temp;
	if (p_proc_current->task.info.type == TYPE_PROCESS)
	{ // 进程直接就是标识
		temp = p_proc_current->task.memmap.heap_lin_limit;
		p_proc_current->task.memmap.heap_lin_limit += size;
	}
	else
	{ // 线程需要取父进程的标识
		temp = *((u32 *)p_proc_current->task.memmap.heap_lin_limit);
		(*((u32 *)p_proc_current->task.memmap.heap_lin_limit)) += size;
	}

	return temp;
}

/*======================================================================*
 *                          lin_mapping_phy		add by visual 2016.5.9
 *将线性地址映射到物理地址上去,函数内部会分配物理地址
 *======================================================================*/
int lin_mapping_phy(u32 AddrLin,	   // 线性地址
					u32 phy_addr,	   // 物理地址,若为MAX_UNSIGNED_INT(0xFFFFFFFF)，则表示需要由该函数判断是否分配物理地址，否则将phy_addr直接和AddrLin建立映射
					u32 pid,		   // 进程pid						//edit by visual 2016.5.19
					u32 pde_Attribute, // 页目录中的属性位
					u32 pte_Attribute) // 页表中的属性位
{
	u32 pte_addr_phy;
	u32 pde_addr_phy = get_pde_phy_addr(pid); // add by visual 2016.5.19

	if (0 == pte_exist(pde_addr_phy, AddrLin))
	{														// 页表不存在，创建一个，并填进页目录中
		pte_addr_phy = (u32)do_kmalloc_4k();				// 为页表申请一页
		memset((void *)K_PHY2LIN(pte_addr_phy), 0, num_4K); // add by visual 2016.5.26

		if (pte_addr_phy < 0 || (pte_addr_phy & 0x3FF) != 0) // add by visual 2016.5.9
		{
			kprintf("\x1b[31;47mlin_mapping_phy Error:pte_addr_phy\x1b[m");
			return -1;
		}

		write_page_pde(pde_addr_phy,   // 页目录物理地址
					   AddrLin,		   // 线性地址
					   pte_addr_phy,   // 页表物理地址
					   pde_Attribute); // 属性
	}
	else
	{											  // 页表存在，获取该页表物理地址
		pte_addr_phy = get_pte_phy_addr(pid,	  // 进程pid			//edit by visual 2016.5.19
										AddrLin); // 线性地址
	}

	if (MAX_UNSIGNED_INT == phy_addr) // add by visual 2016.5.19
	{								  // 由函数申请内存
		if (0 == phy_exist(pte_addr_phy, AddrLin))
		{ // 无物理页，申请物理页并修改phy_addr
			if (AddrLin >= K_PHY2LIN(0))
				phy_addr = do_kmalloc_4k(); // 从内核物理地址申请一页
			else
			{
				phy_addr = do_malloc_4k(); // 从用户物理地址空间申请一页
			}
		}
		else
		{
			// 有物理页，什么也不做,直接返回，必须返回
			return 0;
		}
	}
	else
	{ // 指定填写phy_addr
	  // 不用修改phy_addr
	}

	if (phy_addr < 0 || (phy_addr & 0x3FF) != 0)
	{
		kprintf("\x1b[31;47mlin_mapping_phy:phy_addr ERROR\x1b[m");
		return -1;
	}

	write_page_pte(pte_addr_phy,   // 页表物理地址
				   AddrLin,		   // 线性地址
				   phy_addr,	   // 物理页物理地址
				   pte_Attribute); // 属性
	refresh_page_cache();

	return 0;
}

/*======================================================================*
 *                          clear_kernel_pagepte_low		add by visual 2016.5.12
 *将内核低端页表清除
 *======================================================================*/
void clear_kernel_pagepte_low()
{
	u32 page_num = *(u32 *)PageTblNumAddr;
	memset((void *)(K_PHY2LIN(KernelPageTblAddr)), 0, 4 * page_num);			 // 从内核页目录中清除内核页目录项前8项
	memset((void *)(K_PHY2LIN(KernelPageTblAddr + 0x1000)), 0, 4096 * page_num); // 从内核页表中清除线性地址的低端映射关系
	refresh_page_cache();
}

int klin_mapping_phy(u32 AddrLin,	   // 线性地址
					u32 phy_addr,	   // 物理地址,若为MAX_UNSIGNED_INT(0xFFFFFFFF)，则表示需要由该函数判断是否分配物理地址，否则将phy_addr直接和AddrLin建立映射
					u32 pde_Attribute, // 页目录中的属性位
					u32 pte_Attribute) // 页表中的属性位
{
	u32 pte_addr_phy;
	u32 pde_addr_phy = read_cr3(); // add by visual 2016.5.19

	if (0 == pte_exist(pde_addr_phy, AddrLin))
	{														// 页表不存在，创建一个，并填进页目录中
		pte_addr_phy = (u32)do_kmalloc_4k();				// 为页表申请一页
		memset((void *)K_PHY2LIN(pte_addr_phy), 0, num_4K); // add by visual 2016.5.26

		if (pte_addr_phy < 0 || (pte_addr_phy & 0x3FF) != 0) // add by visual 2016.5.9
		{
			kprintf("\x1b[31;47mlin_mapping_phy Error:pte_addr_phy\x1b[m");
			return -1;
		}

		write_page_pde(pde_addr_phy,   // 页目录物理地址
					   AddrLin,		   // 线性地址
					   pte_addr_phy,   // 页表物理地址
					   pde_Attribute); // 属性
	}
	else
	{											  // 页表存在，获取该页表物理地址
		pte_addr_phy = (*((u32 *)K_PHY2LIN(read_cr3()) + get_pde_index(AddrLin))) & 0xFFFFF000;
	}

	if (MAX_UNSIGNED_INT == phy_addr) // add by visual 2016.5.19
	{								  // 由函数申请内存
		if (0 == phy_exist(pte_addr_phy, AddrLin))
		{ // 无物理页，申请物理页并修改phy_addr
			if (AddrLin >= K_PHY2LIN(0))
				phy_addr = do_kmalloc_4k(); // 从内核物理地址申请一页
			else
			{
				phy_addr = do_malloc_4k(); // 从用户物理地址空间申请一页
			}
		}
		else
		{
			// 有物理页，什么也不做,直接返回，必须返回
			return 0;
		}
	}
	else
	{ // 指定填写phy_addr
	  // 不用修改phy_addr
	}

	if (phy_addr < 0 || (phy_addr & 0x3FF) != 0)
	{
		kprintf("\x1b[31;47mlin_mapping_phy:phy_addr ERROR\x1b[m");
		return -1;
	}

	write_page_pte(pte_addr_phy,   // 页表物理地址
				   AddrLin,		   // 线性地址
				   phy_addr,	   // 物理页物理地址
				   pte_Attribute); // 属性
	refresh_page_cache();

	return 0;
}

int sys_mmap(void *uesp)
{
	disable_int();
	uintptr_t linaddr = get_arg(uesp, 1);
	uintptr_t phyaddr = get_arg(uesp, 2);
	size_t mapsize = get_arg(uesp, 3);
	mapsize = mapsize % num_4K == 0 ? mapsize : (mapsize / num_4K + 1) * num_4K;
	int pid = p_proc_current->task.pid;
	kprintf("[\x1b[32mmmap\x1b[0m] 0x%08X -> 0x%08X, length %X\n", linaddr, phyaddr, mapsize);
	for (size_t off = 0; off < mapsize; off += num_4K) {
		lin_mapping_phy(linaddr + off, phyaddr + off, pid, PG_P | PG_USU | PG_RWW, PG_P | PG_USU | PG_RWW);
	}
	enable_int();
    return 0;
}