Start work on program loading.
[pintos-anon] / src / userprog / addrspace.c
index effd25f1ea1460a2cd27722fb49be0b90c7ff4b2..4e317c56bf184ca03a7265639da7611a31cbec54 100644 (file)
@@ -1,12 +1,26 @@
 #include "addrspace.h"
+#include <inttypes.h>
+#include "debug.h"
+#include "file.h"
+#include "filesys.h"
+#include "lib.h"
+#include "mmu.h"
+#include "malloc.h"
+#include "paging.h"
+#include "palloc.h"
 
 /* We load ELF binaries.  The following definitions are taken
-   from the ELF specification more-or-less literally. */
+   from the ELF specification more-or-less verbatim. */
 
 /* ELF types. */
 typedef uint32_t Elf32_Word, Elf32_Addr, Elf32_Off;
 typedef uint16_t Elf32_Half;
 
+#define PE32Wx PRIx32
+#define PE32Ax PRIx32
+#define PE32Ox PRIx32
+#define PE32Hx PRIx16
+
 /* Executable header.
    This appears at the very beginning of an ELF binary. */
 struct Elf32_Ehdr
@@ -41,14 +55,20 @@ struct Elf32_Phdr
     Elf32_Word p_align;
   };
 
-/* Values for p_type in struct Elf32_Phdr. */
-#define PT_NULL    0    /* Ignore this program header. */
-#define PT_LOAD    1    /* Loadable segment. */
-#define PT_DYNAMIC 2    /* Dynamic linking info. */
-#define PT_INTERP  3    /* Name of dynamic loader. */
-#define PT_NOTE    4    /* Auxiliary info. */
-#define PT_SHLIB   5    /* Reserved. */
-#define PT_PHDR    6    /* Program header table. */
+/* Values for p_type. */
+#define PT_NULL    0            /* Ignore. */
+#define PT_LOAD    1            /* Loadable segment. */
+#define PT_DYNAMIC 2            /* Dynamic linking info. */
+#define PT_INTERP  3            /* Name of dynamic loader. */
+#define PT_NOTE    4            /* Auxiliary info. */
+#define PT_SHLIB   5            /* Reserved. */
+#define PT_PHDR    6            /* Program header table. */
+#define PT_STACK   0x6474e551   /* Stack segment. */
+
+/* Flags for p_flags. */
+#define PF_X 1          /* Executable. */
+#define PF_W 2          /* Writable. */
+#define PF_R 4          /* Readable. */
 
 #define LOAD_ERROR(MSG)                                         \
         do {                                                    \
@@ -58,11 +78,81 @@ struct Elf32_Phdr
                 goto error;                                     \
         } while (0)
 
+static bool
+load_segment (struct addrspace *as, struct file *file,
+              const struct Elf32_Phdr *phdr) 
+{
+  uintptr_t start, end;
+  uint8_t *upage;
+  off_t filesz_left;
+
+  ASSERT (as != NULL);
+  ASSERT (file != NULL);
+  ASSERT (phdr != NULL);
+  ASSERT (phdr->p_type == PT_LOAD);
+
+  /* p_offset and p_vaddr must be congruent modulo NBPG. */
+  if (phdr->p_offset % NBPG != phdr->p_vaddr % NBPG) 
+    {
+      printk ("%#08"PE32Ox" and %#08"PE32Ax" not congruent modulo %#x\n",
+              phdr->p_offset, phdr->p_vaddr, (unsigned) NBPG);
+      return false; 
+    }
+
+  /* p_memsz must be at least as big as p_filesz. */
+  if (phdr->p_memsz < phdr->p_filesz) 
+    {
+      printk ("p_memsz (%08"PE32Wx") < p_filesz (%08"PE32Wx")\n",
+              phdr->p_memsz, phdr->p_filesz);
+      return false; 
+    }
+
+  /* Validate virtual memory region to be mapped. */
+  start = PGROUNDDOWN (phdr->p_vaddr);
+  end = PGROUNDUP (phdr->p_vaddr + phdr->p_memsz);
+  if (start >= PHYS_BASE || end >= PHYS_BASE || end < start) 
+    {
+      printk ("bad virtual region %08lx...%08lx\n",
+              (unsigned long) start, (unsigned long) end);
+      return false; 
+    }
+
+  filesz_left = phdr->p_filesz + (phdr->p_vaddr - start);
+  file_seek (file, ROUND_DOWN (phdr->p_offset, NBPG));
+  for (upage = (uint8_t *) start; upage < (uint8_t *) end; upage += NBPG) 
+    {
+      size_t read_bytes = filesz_left >= NBPG ? NBPG : filesz_left;
+      size_t zero_bytes = NBPG - read_bytes;
+      uint8_t *kpage = palloc_get (0);
+      if (kpage == NULL)
+        return false;
+
+      if (file_read (file, kpage, read_bytes) != (int) read_bytes)
+        return false;
+      memset (kpage + read_bytes, 0, zero_bytes);
+      filesz_left -= read_bytes;
+
+      if (pagedir_get_page (as->pagedir, upage))
+        {
+          palloc_free (kpage);
+          return false;
+        }
+      pagedir_set_page (as->pagedir, upage, kpage, true);
+    }
+
+  return true;
+}
+
 bool
 addrspace_load (struct addrspace *as, const char *filename) 
 {
-  Elf32_Ehdr ehdr;
-  struct file *file;
+  struct Elf32_Ehdr ehdr;
+  struct file *file = NULL;
+  off_t file_ofs;
+  bool success = false;
+  int i;
+
+  as->pagedir = pagedir_create ();
 
   file = filesys_open (filename);
   if (file == NULL)
@@ -71,25 +161,72 @@ addrspace_load (struct addrspace *as, const char *filename)
   /* Read and verify executable header. */
   if (file_read (file, &ehdr, sizeof ehdr) != sizeof ehdr) 
     LOAD_ERROR (("error reading executable header"));
-  if (memcmp (ehdr.e_ident, "\x7fELF\1\1\1", 7) != 0)
-    LOAD_ERROR (("not an ELF file"));
+  if (memcmp (ehdr.e_ident, "\177ELF\1\1\1", 7) != 0)
+    LOAD_ERROR (("file is not ELF"));
   if (ehdr.e_type != 2)
-    LOAD_ERROR (("not an executable"));
+    LOAD_ERROR (("ELF file is not an executable"));
   if (ehdr.e_machine != 3)
-    LOAD_ERROR (("not an x86 binary"));
+    LOAD_ERROR (("ELF executable is not x86"));
   if (ehdr.e_version != 1)
-    LOAD_ERROR (("unknown ELF version %d", (int) ehdr.e_version));
+    LOAD_ERROR (("ELF executable hasunknown version %d",
+                 (int) ehdr.e_version));
   if (ehdr.e_phentsize != sizeof (struct Elf32_Phdr))
-    LOAD_ERROR (("bad program header size", (int) ehdr.e_phentsize));
+    LOAD_ERROR (("bad ELF program header size"));
   if (ehdr.e_phnum > 1024)
-    LOAD_ERROR (("too many program headers"));
+    LOAD_ERROR (("too many ELF program headers"));
 
   /* Read program headers. */
+  file_ofs = ehdr.e_phoff;
+  printk ("e_phnum=%d\n", ehdr.e_phnum);
+  for (i = 0; i < ehdr.e_phnum; i++) 
+    {
+      struct Elf32_Phdr phdr;
 
-  as->page_dir = create_page_dir ();
-  list_init (&as->vmas);
+      file_seek (file, file_ofs);
+      if (file_read (file, &phdr, sizeof phdr) != sizeof phdr)
+        LOAD_ERROR (("error reading program header"));
+      printk ("%x: %08x, %08x %08x %08x %05x %05x\n",
+              file_tell (file),
+              phdr.p_type,
+              phdr.p_offset, phdr.p_vaddr, phdr.p_paddr,
+              phdr.p_filesz, phdr.p_memsz);
+      file_ofs += sizeof phdr;
+      switch (phdr.p_type) 
+        {
+        case PT_NULL:
+        case PT_NOTE:
+        case PT_PHDR:
+        case PT_STACK: /* Stack segment. */
+          /* Ignore this segment. */
+          break;
+        case PT_DYNAMIC:
+        case PT_INTERP:
+        case PT_SHLIB:
+          /* Reject the executable. */
+          LOAD_ERROR (("unsupported ELF segment type %d\n", phdr.p_type));
+          break;
+        default:
+          printk ("unknown ELF segment type %08x\n", phdr.p_type);
+          break;
+        case PT_LOAD:
+          if (!load_segment (as, file, &phdr))
+            goto error;
+          break;
+        }
+    }
+  success = true;
 
-  
-  
+ error:
+  if (file != NULL)
+    file_close (file);
+  if (!success) 
+    addrspace_destroy (as);
+  return success;
+}
 
+void
+addrspace_destroy (struct addrspace *as)
+{
+  if (as != NULL && as->pagedir != NULL) 
+    pagedir_destroy (as->pagedir); 
 }