Lab2 work in progress. Helper functions, touchups
[akaros.git] / kern / pmap.c
1 /* See COPYRIGHT for copyright information. */
2
3 #include <inc/x86.h>
4 #include <inc/mmu.h>
5 #include <inc/error.h>
6 #include <inc/string.h>
7 #include <inc/assert.h>
8
9 #include <kern/pmap.h>
10 #include <kern/kclock.h>
11
12 // These variables are set by i386_detect_memory()
13 static physaddr_t maxpa;        // Maximum physical address
14 size_t npage;                   // Amount of physical memory (in pages)
15 static size_t basemem;          // Amount of base memory (in bytes)
16 static size_t extmem;           // Amount of extended memory (in bytes)
17
18 // These variables are set in i386_vm_init()
19 pde_t* boot_pgdir;              // Virtual address of boot time page directory
20 physaddr_t boot_cr3;            // Physical address of boot time page directory
21 static char* boot_freemem;      // Pointer to next byte of free mem
22
23 struct Page* pages;             // Virtual address of physical page array
24 static struct Page_list page_free_list; // Free list of physical pages
25
26 // Global descriptor table.
27 //
28 // The kernel and user segments are identical (except for the DPL).
29 // To load the SS register, the CPL must equal the DPL.  Thus,
30 // we must duplicate the segments for the user and the kernel.
31 //
32 struct Segdesc gdt[] =
33 {
34         // 0x0 - unused (always faults -- for trapping NULL far pointers)
35         SEG_NULL,
36
37         // 0x8 - kernel code segment
38         [GD_KT >> 3] = SEG(STA_X | STA_R, 0x0, 0xffffffff, 0),
39
40         // 0x10 - kernel data segment
41         [GD_KD >> 3] = SEG(STA_W, 0x0, 0xffffffff, 0),
42
43         // 0x18 - user code segment
44         [GD_UT >> 3] = SEG(STA_X | STA_R, 0x0, 0xffffffff, 3),
45
46         // 0x20 - user data segment
47         [GD_UD >> 3] = SEG(STA_W, 0x0, 0xffffffff, 3),
48
49         // 0x28 - tss, initialized in idt_init()
50         [GD_TSS >> 3] = SEG_NULL
51 };
52
53 struct Pseudodesc gdt_pd = {
54         sizeof(gdt) - 1, (unsigned long) gdt
55 };
56
57 static int
58 nvram_read(int r)
59 {
60         return mc146818_read(r) | (mc146818_read(r + 1) << 8);
61 }
62
63 void
64 i386_detect_memory(void)
65 {
66         /* For shit BIOS reasons, this isn't seeing any more than 64MB,
67          * explained a little here: 
68          * http://exec.h1.ru/docs/os-devel-faq/os-faq-memory.html
69          */
70
71         // CMOS tells us how many kilobytes there are
72         basemem = ROUNDDOWN(nvram_read(NVRAM_BASELO)*1024, PGSIZE);
73         extmem = ROUNDDOWN(nvram_read(NVRAM_EXTLO)*1024, PGSIZE);
74
75         // Calculate the maximum physical address based on whether
76         // or not there is any extended memory.  See comment in <inc/memlayout.h>
77         if (extmem)
78                 maxpa = EXTPHYSMEM + extmem;
79         else
80                 maxpa = basemem;
81
82         npage = maxpa / PGSIZE;
83
84         cprintf("Physical memory: %dK available, ", (int)(maxpa/1024));
85         cprintf("base = %dK, extended = %dK\n", (int)(basemem/1024), (int)(extmem/1024));
86 }
87
88 // --------------------------------------------------------------
89 // Set up initial memory mappings and turn on MMU.
90 // --------------------------------------------------------------
91
92 static void check_boot_pgdir(void);
93
94 //
95 // Allocate n bytes of physical memory aligned on an 
96 // align-byte boundary.  Align must be a power of two.
97 // Return kernel virtual address.  Returned memory is uninitialized.
98 //
99 // If we're out of memory, boot_alloc should panic.
100 // This function may ONLY be used during initialization,
101 // before the page_free_list has been set up.
102 // 
103 static void*
104 boot_alloc(uint32_t n, uint32_t align)
105 {
106         extern char end[];
107         void *v;
108
109         // Initialize boot_freemem if this is the first time.
110         // 'end' is a magic symbol automatically generated by the linker,
111         // which points to the end of the kernel's bss segment -
112         // i.e., the first virtual address that the linker
113         // did _not_ assign to any kernel code or global variables.
114         if (boot_freemem == 0)
115                 boot_freemem = end;
116
117         //      Step 1: round boot_freemem up to be aligned properly
118         if (((uintptr_t)boot_freemem & align - 1) != 0) {
119                 boot_freemem = (char*)((uintptr_t)boot_freemem & ~(align - 1));
120                 boot_freemem += align;
121         }
122         //      Step 2: save current value of boot_freemem as allocated chunk
123         v = boot_freemem;
124         //  Step 2.5: check if we can alloc
125         if (PADDR(boot_freemem + n) > maxpa)
126                 panic("Out of memory in boot alloc, you fool!\n");
127         //      Step 3: increase boot_freemem to record allocation
128         boot_freemem += n;      
129         //      Step 4: return allocated chunk
130         return v;
131 }
132
133 //
134 // Given pgdir, a pointer to a page directory,
135 // walk the 2-level page table structure to find
136 // the page table entry (PTE) for linear address la.
137 // Return a pointer to this PTE.
138 //
139 // If the relevant page table doesn't exist in the page directory:
140 //      - If create == 0, return 0.
141 //      - Otherwise allocate a new page table, install it into pgdir,
142 //        and return a pointer into it.
143 //        (Questions: What data should the new page table contain?
144 //        And what permissions should the new pgdir entry have?
145 //        Note that we use the 486-only "WP" feature of %cr0, which
146 //        affects the way supervisor-mode writes are checked.)
147 //
148 // This function abstracts away the 2-level nature of
149 // the page directory by allocating new page tables
150 // as needed.
151 // 
152 // boot_pgdir_walk may ONLY be used during initialization,
153 // before the page_free_list has been set up.
154 // It should panic on failure.  (Note that boot_alloc already panics
155 // on failure.)
156 //
157 static pte_t*
158 boot_pgdir_walk(pde_t *pgdir, uintptr_t la, int create)
159 {
160         pde_t the_pde = pgdir[PDX(la)];
161         void* new_table;
162
163         if (the_pde & PTE_P)
164                 return (pte_t*)((pde_t)KADDR(PTE_ADDR(the_pde)) + PTX(la));
165         if (!create)
166                 return 0;
167         new_table = boot_alloc(PGSIZE, PGSIZE);
168         memset(new_table, 0, PGSIZE);
169         pgdir[PDX(la)] = (pde_t)PADDR(new_table) | PTE_P | PTE_W;
170         return (pte_t*)((pde_t)KADDR(PTE_ADDR(pgdir[PDX(la)])) + PTX(la));
171 }
172
173 //
174 // Map [la, la+size) of linear address space to physical [pa, pa+size)
175 // in the page table rooted at pgdir.  Size is a multiple of PGSIZE.
176 // Use permission bits perm|PTE_P for the entries.
177 //
178 // This function may ONLY be used during initialization,
179 // before the page_free_list has been set up.
180 //
181 static void
182 boot_map_segment(pde_t *pgdir, uintptr_t la, size_t size, physaddr_t pa, int perm)
183 {
184 }
185
186 // Set up a two-level page table:
187 //    boot_pgdir is its linear (virtual) address of the root
188 //    boot_cr3 is the physical adresss of the root
189 // Then turn on paging.  Then effectively turn off segmentation.
190 // (i.e., the segment base addrs are set to zero).
191 // 
192 // This function only sets up the kernel part of the address space
193 // (ie. addresses >= UTOP).  The user part of the address space
194 // will be setup later.
195 //
196 // From UTOP to ULIM, the user is allowed to read but not write.
197 // Above ULIM the user cannot read (or write). 
198 void
199 i386_vm_init(void)
200 {
201         pde_t* pgdir;
202         uint32_t cr0;
203         size_t n;
204
205         //////////////////////////////////////////////////////////////////////
206         // create initial page directory.
207         pgdir = boot_alloc(PGSIZE, PGSIZE);
208         memset(pgdir, 0, PGSIZE);
209         boot_pgdir = pgdir;
210         boot_cr3 = PADDR(pgdir);
211
212         //////////////////////////////////////////////////////////////////////
213         // Recursively insert PD in itself as a page table, to form
214         // a virtual page table at virtual address VPT.
215         // (For now, you don't have understand the greater purpose of the
216         // following two lines.  Unless you are eagle-eyed, in which case you
217         // should already know.)
218
219         // Permissions: kernel RW, user NONE
220         pgdir[PDX(VPT)] = PADDR(pgdir)|PTE_W|PTE_P;
221
222         // same for UVPT
223         // Permissions: kernel R, user R 
224         pgdir[PDX(UVPT)] = PADDR(pgdir)|PTE_U|PTE_P;
225
226         // Remove this line when you're ready to test this function.
227         panic("i386_vm_init: This function is not finished\n");
228
229         //////////////////////////////////////////////////////////////////////
230         // Map the kernel stack (symbol name "bootstack").  The complete VA
231         // range of the stack, [KSTACKTOP-PTSIZE, KSTACKTOP), breaks into two
232         // pieces:
233         //     * [KSTACKTOP-KSTKSIZE, KSTACKTOP) -- backed by physical memory
234         //     * [KSTACKTOP-PTSIZE, KSTACKTOP-KSTKSIZE) -- not backed => faults
235         //     Permissions: kernel RW, user NONE
236         // Your code goes here:
237
238         //////////////////////////////////////////////////////////////////////
239         // Map all of physical memory at KERNBASE. 
240         // Ie.  the VA range [KERNBASE, 2^32) should map to
241         //      the PA range [0, 2^32 - KERNBASE)
242         // We might not have 2^32 - KERNBASE bytes of physical memory, but
243         // we just set up the mapping anyway.
244         // Permissions: kernel RW, user NONE
245         // Your code goes here: 
246
247         //////////////////////////////////////////////////////////////////////
248         // Make 'pages' point to an array of size 'npage' of 'struct Page'.
249         // The kernel uses this structure to keep track of physical pages;
250         // 'npage' equals the number of physical pages in memory.  User-level
251         // programs get read-only access to the array as well.
252         // You must allocate the array yourself.
253         // Map this array read-only by the user at linear address UPAGES
254         // (ie. perm = PTE_U | PTE_P)
255         // Permissions:
256         //    - pages -- kernel RW, user NONE
257         //    - the read-only version mapped at UPAGES -- kernel R, user R
258         // Your code goes here: 
259
260         // Check that the initial page directory has been set up correctly.
261         check_boot_pgdir();
262
263         //////////////////////////////////////////////////////////////////////
264         // On x86, segmentation maps a VA to a LA (linear addr) and
265         // paging maps the LA to a PA.  I.e. VA => LA => PA.  If paging is
266         // turned off the LA is used as the PA.  Note: there is no way to
267         // turn off segmentation.  The closest thing is to set the base
268         // address to 0, so the VA => LA mapping is the identity.
269
270         // Current mapping: VA KERNBASE+x => PA x.
271         //     (segmentation base=-KERNBASE and paging is off)
272
273         // From here on down we must maintain this VA KERNBASE + x => PA x
274         // mapping, even though we are turning on paging and reconfiguring
275         // segmentation.
276
277         // Map VA 0:4MB same as VA KERNBASE, i.e. to PA 0:4MB.
278         // (Limits our kernel to <4MB)
279         pgdir[0] = pgdir[PDX(KERNBASE)];
280
281         // Install page table.
282         lcr3(boot_cr3);
283
284         // Turn on paging.
285         cr0 = rcr0();
286         cr0 |= CR0_PE|CR0_PG|CR0_AM|CR0_WP|CR0_NE|CR0_TS|CR0_EM|CR0_MP;
287         cr0 &= ~(CR0_TS|CR0_EM);
288         lcr0(cr0);
289
290         // Current mapping: KERNBASE+x => x => x.
291         // (x < 4MB so uses paging pgdir[0])
292
293         // Reload all segment registers.
294         asm volatile("lgdt gdt_pd");
295         asm volatile("movw %%ax,%%gs" :: "a" (GD_UD|3));
296         asm volatile("movw %%ax,%%fs" :: "a" (GD_UD|3));
297         asm volatile("movw %%ax,%%es" :: "a" (GD_KD));
298         asm volatile("movw %%ax,%%ds" :: "a" (GD_KD));
299         asm volatile("movw %%ax,%%ss" :: "a" (GD_KD));
300         asm volatile("ljmp %0,$1f\n 1:\n" :: "i" (GD_KT));  // reload cs
301         asm volatile("lldt %%ax" :: "a" (0));
302
303         // Final mapping: KERNBASE+x => KERNBASE+x => x.
304
305         // This mapping was only used after paging was turned on but
306         // before the segment registers were reloaded.
307         pgdir[0] = 0;
308
309         // Flush the TLB for good measure, to kill the pgdir[0] mapping.
310         lcr3(boot_cr3);
311 }
312
313 //
314 // Checks that the kernel part of virtual address space
315 // has been setup roughly correctly(by i386_vm_init()).
316 //
317 // This function doesn't test every corner case,
318 // in fact it doesn't test the permission bits at all,
319 // but it is a pretty good sanity check. 
320 //
321 static physaddr_t check_va2pa(pde_t *pgdir, uintptr_t va);
322
323 static void
324 check_boot_pgdir(void)
325 {
326         uint32_t i, n;
327         pde_t *pgdir;
328
329         pgdir = boot_pgdir;
330
331         // check pages array
332         n = ROUNDUP(npage*sizeof(struct Page), PGSIZE);
333         for (i = 0; i < n; i += PGSIZE)
334                 assert(check_va2pa(pgdir, UPAGES + i) == PADDR(pages) + i);
335         
336
337         // check phys mem
338         for (i = 0; KERNBASE + i != 0; i += PGSIZE)
339                 assert(check_va2pa(pgdir, KERNBASE + i) == i);
340
341         // check kernel stack
342         for (i = 0; i < KSTKSIZE; i += PGSIZE)
343                 assert(check_va2pa(pgdir, KSTACKTOP - KSTKSIZE + i) == PADDR(bootstack) + i);
344
345         // check for zero/non-zero in PDEs
346         for (i = 0; i < NPDENTRIES; i++) {
347                 switch (i) {
348                 case PDX(VPT):
349                 case PDX(UVPT):
350                 case PDX(KSTACKTOP-1):
351                 case PDX(UPAGES):
352                         assert(pgdir[i]);
353                         break;
354                 default:
355                         if (i >= PDX(KERNBASE))
356                                 assert(pgdir[i]);
357                         else
358                                 assert(pgdir[i] == 0);
359                         break;
360                 }
361         }
362         cprintf("check_boot_pgdir() succeeded!\n");
363 }
364
365 // This function returns the physical address of the page containing 'va',
366 // defined by the page directory 'pgdir'.  The hardware normally performs
367 // this functionality for us!  We define our own version to help check
368 // the check_boot_pgdir() function; it shouldn't be used elsewhere.
369
370 static physaddr_t
371 check_va2pa(pde_t *pgdir, uintptr_t va)
372 {
373         pte_t *p;
374
375         pgdir = &pgdir[PDX(va)];
376         if (!(*pgdir & PTE_P))
377                 return ~0;
378         p = (pte_t*) KADDR(PTE_ADDR(*pgdir));
379         if (!(p[PTX(va)] & PTE_P))
380                 return ~0;
381         return PTE_ADDR(p[PTX(va)]);
382 }
383                 
384 // --------------------------------------------------------------
385 // Tracking of physical pages.
386 // The 'pages' array has one 'struct Page' entry per physical page.
387 // Pages are reference counted, and free pages are kept on a linked list.
388 // --------------------------------------------------------------
389
390 //  
391 // Initialize page structure and memory free list.
392 // After this point, ONLY use the functions below
393 // to allocate and deallocate physical memory via the page_free_list,
394 // and NEVER use boot_alloc() or the related boot-time functions above.
395 //
396 void
397 page_init(void)
398 {
399         // The example code here marks all pages as free.
400         // However this is not truly the case.  What memory is free?
401         //  1) Mark page 0 as in use.
402         //     This way we preserve the real-mode IDT and BIOS structures
403         //     in case we ever need them.  (Currently we don't, but...)
404         //  2) Mark the rest of base memory as free.
405         //  3) Then comes the IO hole [IOPHYSMEM, EXTPHYSMEM).
406         //     Mark it as in use so that it can never be allocated.      
407         //  4) Then extended memory [EXTPHYSMEM, ...).
408         //     Some of it is in use, some is free. Where is the kernel?
409         //     Which pages are used for page tables and other data structures?
410         //
411         // Change the code to reflect this.
412         int i;
413         LIST_INIT(&page_free_list);
414         for (i = 0; i < npage; i++) {
415                 pages[i].pp_ref = 0;
416                 LIST_INSERT_HEAD(&page_free_list, &pages[i], pp_link);
417         }
418 }
419
420 //
421 // Initialize a Page structure.
422 // The result has null links and 0 refcount.
423 // Note that the corresponding physical page is NOT initialized!
424 //
425 static void
426 page_initpp(struct Page *pp)
427 {
428         memset(pp, 0, sizeof(*pp));
429 }
430
431 //
432 // Allocates a physical page.
433 // Does NOT set the contents of the physical page to zero -
434 // the caller must do that if necessary.
435 //
436 // *pp_store -- is set to point to the Page struct of the newly allocated
437 // page
438 //
439 // RETURNS 
440 //   0 -- on success
441 //   -E_NO_MEM -- otherwise 
442 //
443 // Hint: use LIST_FIRST, LIST_REMOVE, and page_initpp
444 // Hint: pp_ref should not be incremented 
445 int
446 page_alloc(struct Page **pp_store)
447 {
448         // Fill this function in
449         return -E_NO_MEM;
450 }
451
452 //
453 // Return a page to the free list.
454 // (This function should only be called when pp->pp_ref reaches 0.)
455 //
456 void
457 page_free(struct Page *pp)
458 {
459         // Fill this function in
460 }
461
462 //
463 // Decrement the reference count on a page,
464 // freeing it if there are no more refs.
465 //
466 void
467 page_decref(struct Page* pp)
468 {
469         if (--pp->pp_ref == 0)
470                 page_free(pp);
471 }
472
473 // Given 'pgdir', a pointer to a page directory, pgdir_walk returns
474 // a pointer to the page table entry (PTE) for linear address 'va'.
475 // This requires walking the two-level page table structure.
476 //
477 // If the relevant page table doesn't exist in the page directory, then:
478 //    - If create == 0, pgdir_walk returns NULL.
479 //    - Otherwise, pgdir_walk tries to allocate a new page table
480 //      with page_alloc.  If this fails, pgdir_walk returns NULL.
481 //    - Otherwise, pgdir_walk returns a pointer into the new page table.
482 //
483 // This is boot_pgdir_walk, but using page_alloc() instead of boot_alloc().
484 // Unlike boot_pgdir_walk, pgdir_walk can fail.
485 //
486 // Hint: you can turn a Page * into the physical address of the
487 // page it refers to with page2pa() from kern/pmap.h.
488 pte_t *
489 pgdir_walk(pde_t *pgdir, const void *va, int create)
490 {
491         // Fill this function in
492         return NULL;
493 }
494
495 //
496 // Map the physical page 'pp' at virtual address 'va'.
497 // The permissions (the low 12 bits) of the page table
498 //  entry should be set to 'perm|PTE_P'.
499 //
500 // Details
501 //   - If there is already a page mapped at 'va', it is page_remove()d.
502 //   - If necessary, on demand, allocates a page table and inserts it into
503 //     'pgdir'.
504 //   - pp->pp_ref should be incremented if the insertion succeeds.
505 //   - The TLB must be invalidated if a page was formerly present at 'va'.
506 //
507 // RETURNS: 
508 //   0 on success
509 //   -E_NO_MEM, if page table couldn't be allocated
510 //
511 // Hint: The TA solution is implemented using pgdir_walk, page_remove,
512 // and page2pa.
513 //
514 int
515 page_insert(pde_t *pgdir, struct Page *pp, void *va, int perm) 
516 {
517         // Fill this function in
518         return 0;
519 }
520
521 //
522 // Return the page mapped at virtual address 'va'.
523 // If pte_store is not zero, then we store in it the address
524 // of the pte for this page.  This is used by page_remove
525 // but should not be used by other callers.
526 //
527 // Return 0 if there is no page mapped at va.
528 //
529 // Hint: the TA solution uses pgdir_walk and pa2page.
530 //
531 struct Page *
532 page_lookup(pde_t *pgdir, void *va, pte_t **pte_store)
533 {
534         // Fill this function in
535         return NULL;
536 }
537
538 //
539 // Unmaps the physical page at virtual address 'va'.
540 // If there is no physical page at that address, silently does nothing.
541 //
542 // Details:
543 //   - The ref count on the physical page should decrement.
544 //   - The physical page should be freed if the refcount reaches 0.
545 //   - The pg table entry corresponding to 'va' should be set to 0.
546 //     (if such a PTE exists)
547 //   - The TLB must be invalidated if you remove an entry from
548 //     the pg dir/pg table.
549 //
550 // Hint: The TA solution is implemented using page_lookup,
551 //      tlb_invalidate, and page_decref.
552 //
553 void
554 page_remove(pde_t *pgdir, void *va)
555 {
556         // Fill this function in
557 }
558
559 //
560 // Invalidate a TLB entry, but only if the page tables being
561 // edited are the ones currently in use by the processor.
562 //
563 void
564 tlb_invalidate(pde_t *pgdir, void *va)
565 {
566         // Flush the entry only if we're modifying the current address space.
567         // For now, there is only one address space, so always invalidate.
568         invlpg(va);
569 }
570
571 void
572 page_check(void)
573 {
574         struct Page *pp, *pp0, *pp1, *pp2;
575         struct Page_list fl;
576         pte_t *ptep;
577
578         // should be able to allocate three pages
579         pp0 = pp1 = pp2 = 0;
580         assert(page_alloc(&pp0) == 0);
581         assert(page_alloc(&pp1) == 0);
582         assert(page_alloc(&pp2) == 0);
583
584         assert(pp0);
585         assert(pp1 && pp1 != pp0);
586         assert(pp2 && pp2 != pp1 && pp2 != pp0);
587
588         // temporarily steal the rest of the free pages
589         fl = page_free_list;
590         LIST_INIT(&page_free_list);
591
592         // should be no free memory
593         assert(page_alloc(&pp) == -E_NO_MEM);
594
595         // there is no page allocated at address 0
596         assert(page_lookup(boot_pgdir, (void *) 0x0, &ptep) == NULL);
597
598         // there is no free memory, so we can't allocate a page table 
599         assert(page_insert(boot_pgdir, pp1, 0x0, 0) < 0);
600
601         // free pp0 and try again: pp0 should be used for page table
602         page_free(pp0);
603         assert(page_insert(boot_pgdir, pp1, 0x0, 0) == 0);
604         assert(PTE_ADDR(boot_pgdir[0]) == page2pa(pp0));
605         assert(check_va2pa(boot_pgdir, 0x0) == page2pa(pp1));
606         assert(pp1->pp_ref == 1);
607         assert(pp0->pp_ref == 1);
608
609         // should be able to map pp2 at PGSIZE because pp0 is already allocated for page table
610         assert(page_insert(boot_pgdir, pp2, (void*) PGSIZE, 0) == 0);
611         assert(check_va2pa(boot_pgdir, PGSIZE) == page2pa(pp2));
612         assert(pp2->pp_ref == 1);
613
614         // should be no free memory
615         assert(page_alloc(&pp) == -E_NO_MEM);
616
617         // should be able to map pp2 at PGSIZE because it's already there
618         assert(page_insert(boot_pgdir, pp2, (void*) PGSIZE, 0) == 0);
619         assert(check_va2pa(boot_pgdir, PGSIZE) == page2pa(pp2));
620         assert(pp2->pp_ref == 1);
621
622         // pp2 should NOT be on the free list
623         // could happen in ref counts are handled sloppily in page_insert
624         assert(page_alloc(&pp) == -E_NO_MEM);
625
626         // should not be able to map at PTSIZE because need free page for page table
627         assert(page_insert(boot_pgdir, pp0, (void*) PTSIZE, 0) < 0);
628
629         // insert pp1 at PGSIZE (replacing pp2)
630         assert(page_insert(boot_pgdir, pp1, (void*) PGSIZE, 0) == 0);
631
632         // should have pp1 at both 0 and PGSIZE, pp2 nowhere, ...
633         assert(check_va2pa(boot_pgdir, 0) == page2pa(pp1));
634         assert(check_va2pa(boot_pgdir, PGSIZE) == page2pa(pp1));
635         // ... and ref counts should reflect this
636         assert(pp1->pp_ref == 2);
637         assert(pp2->pp_ref == 0);
638
639         // pp2 should be returned by page_alloc
640         assert(page_alloc(&pp) == 0 && pp == pp2);
641
642         // unmapping pp1 at 0 should keep pp1 at PGSIZE
643         page_remove(boot_pgdir, 0x0);
644         assert(check_va2pa(boot_pgdir, 0x0) == ~0);
645         assert(check_va2pa(boot_pgdir, PGSIZE) == page2pa(pp1));
646         assert(pp1->pp_ref == 1);
647         assert(pp2->pp_ref == 0);
648
649         // unmapping pp1 at PGSIZE should free it
650         page_remove(boot_pgdir, (void*) PGSIZE);
651         assert(check_va2pa(boot_pgdir, 0x0) == ~0);
652         assert(check_va2pa(boot_pgdir, PGSIZE) == ~0);
653         assert(pp1->pp_ref == 0);
654         assert(pp2->pp_ref == 0);
655
656         // so it should be returned by page_alloc
657         assert(page_alloc(&pp) == 0 && pp == pp1);
658
659         // should be no free memory
660         assert(page_alloc(&pp) == -E_NO_MEM);
661
662         // forcibly take pp0 back
663         assert(PTE_ADDR(boot_pgdir[0]) == page2pa(pp0));
664         boot_pgdir[0] = 0;
665         assert(pp0->pp_ref == 1);
666         pp0->pp_ref = 0;
667
668         // give free list back
669         page_free_list = fl;
670
671         // free the pages we took
672         page_free(pp0);
673         page_free(pp1);
674         page_free(pp2);
675
676         cprintf("page_check() succeeded!\n");
677 }
678
679
680 /* 
681     // testing code for boot_pgdir_walk 
682         pte_t* temp;
683         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, VPT + (VPT >> 10), 1);
684         cprintf("pgdir = %p\n", pgdir);
685         cprintf("test recursive walking pte_t* = %p\n", temp);
686         cprintf("test recursive walking entry = %p\n", PTE_ADDR(temp));
687         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0400000, 1);
688         cprintf("LA = 0xc0400000 = %p\n", temp);
689         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0400070, 1);
690         cprintf("LA = 0xc0400070 = %p\n", temp);
691         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0800000, 0);
692         cprintf("LA = 0xc0800000, no create = %p\n", temp);
693         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0600070, 1);
694         cprintf("LA = 0xc0600070 = %p\n", temp);
695         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0600090, 0);
696         cprintf("LA = 0xc0600090, nc = %p\n", temp);
697         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0608070, 0);
698         cprintf("LA = 0xc0608070, nc = %p\n", temp);
699         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0800070, 1);
700         cprintf("LA = 0xc0800070 = %p\n", temp);
701         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0b00070, 0);
702         cprintf("LA = 0xc0b00070, nc = %p\n", temp);
703         temp = boot_pgdir_walk(pgdir, 0xc0c00000, 0);
704         cprintf("LA = 0xc0c00000, nc = %p\n", temp);
705 */