tests: arch-power: Add 64-bit hello binaries
[gem5.git] / src / sim / process.hh
index fa46b9c952e2d466cd110a94afa03f3915e8adbc..c9e6a8b752593facd60877ae859d3c40d8b9b27b 100644 (file)
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 /*
+ * Copyright (c) 2014-2016 Advanced Micro Devices, Inc.
  * Copyright (c) 2001-2005 The Regents of The University of Michigan
  * All rights reserved.
  *
  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
- *
- * Authors: Nathan Binkert
- *          Steve Reinhardt
  */
 
 #ifndef __PROCESS_HH__
 #define __PROCESS_HH__
 
-//
-// The purpose of this code is to fake the loader & syscall mechanism
-// when there's no OS: thus there's no reason to use it in FULL_SYSTEM
-// mode when we do have an OS.
-//
-#include "config/full_system.hh"
-
-#if !FULL_SYSTEM
+#include <inttypes.h>
 
+#include <map>
+#include <memory>
 #include <string>
 #include <vector>
 
+#include "arch/registers.hh"
+#include "base/loader/memory_image.hh"
 #include "base/statistics.hh"
-#include "sim/host.hh"
+#include "base/types.hh"
+#include "config/the_isa.hh"
+#include "mem/se_translating_port_proxy.hh"
+#include "sim/fd_array.hh"
+#include "sim/fd_entry.hh"
+#include "sim/mem_state.hh"
 #include "sim/sim_object.hh"
 
-class ThreadContext;
+namespace Loader
+{
+class ObjectFile;
+} // namespace Loader
+
+struct ProcessParams;
+
+class EmulatedDriver;
+class EmulationPageTable;
 class SyscallDesc;
-class PageTable;
-class TranslatingPort;
+class SyscallReturn;
 class System;
-class GDBListener;
-namespace TheISA
-{
-    class RemoteGDB;
-}
+class ThreadContext;
 
 class Process : public SimObject
 {
   public:
+    Process(const ProcessParams &params, EmulationPageTable *pTable,
+            ::Loader::ObjectFile *obj_file);
+
+    void serialize(CheckpointOut &cp) const override;
+    void unserialize(CheckpointIn &cp) override;
+
+    void init() override;
+    void initState() override;
+    DrainState drain() override;
+
+    virtual void syscall(ThreadContext *tc) { numSyscalls++; }
+
+    inline uint64_t uid() { return _uid; }
+    inline uint64_t euid() { return _euid; }
+    inline uint64_t gid() { return _gid; }
+    inline uint64_t egid() { return _egid; }
+    inline uint64_t pid() { return _pid; }
+    inline uint64_t ppid() { return _ppid; }
+    inline uint64_t pgid() { return _pgid; }
+    inline void pgid(uint64_t pgid) { _pgid = pgid; }
+    inline uint64_t tgid() { return _tgid; }
+
+    const char *progName() const { return executable.c_str(); }
+
+    /**
+     * Find an emulated device driver.
+     *
+     * @param filename Name of the device (under /dev)
+     * @return Pointer to driver object if found, else nullptr
+     */
+    EmulatedDriver *findDriver(std::string filename);
+
+    // This function acts as a callback to update the bias value in
+    // the object file because the parameters needed to calculate the
+    // bias are not available when the object file is created.
+    void updateBias();
+    Addr getBias();
+    Addr getStartPC();
+    ::Loader::ObjectFile *getInterpreter();
+
+    void allocateMem(Addr vaddr, int64_t size, bool clobber = false);
+
+    /// Attempt to fix up a fault at vaddr by allocating a page on the stack.
+    /// @return Whether the fault has been fixed.
+    bool fixupFault(Addr vaddr);
+
+    // After getting registered with system object, tell process which
+    // system-wide context id it is assigned.
+    void
+    assignThreadContext(ContextID context_id)
+    {
+        contextIds.push_back(context_id);
+    }
 
-    /// Pointer to object representing the system this process is
-    /// running on.
-    System *system;
-
-    // have we initialized a thread context from this process?  If
-    // yes, subsequent contexts are assumed to be for dynamically
-    // created threads and are not initialized.
-    bool initialContextLoaded;
+    /**
+     * After delegating a thread context to a child process
+     * no longer should relate to the ThreadContext
+     */
+    void revokeThreadContext(int context_id);
+
+    /**
+     * Does mmap region grow upward or downward from mmapEnd?  Most
+     * platforms grow downward, but a few (such as Alpha) grow upward
+     * instead, so they can override this method to return false.
+     */
+    virtual bool mmapGrowsDown() const { return true; }
+
+    /**
+     * Maps a contiguous range of virtual addresses in this process's
+     * address space to a contiguous range of physical addresses.
+     * This function exists primarily to expose the map operation to
+     * python, so that configuration scripts can set up mappings in SE mode.
+     *
+     * @param vaddr The starting virtual address of the range.
+     * @param paddr The starting physical address of the range.
+     * @param size The length of the range in bytes.
+     * @param cacheable Specifies whether accesses are cacheable.
+     * @return True if the map operation was successful.  (At this
+     *           point in time, the map operation always succeeds.)
+     */
+    bool map(Addr vaddr, Addr paddr, int size, bool cacheable = true);
+
+    void replicatePage(Addr vaddr, Addr new_paddr, ThreadContext *old_tc,
+                       ThreadContext *new_tc, bool alloc_page);
+
+    virtual void clone(ThreadContext *old_tc, ThreadContext *new_tc,
+                       Process *new_p, RegVal flags);
 
     // thread contexts associated with this process
-    std::vector<ThreadContext *> threadContexts;
-
-    // remote gdb objects
-    std::vector<TheISA::RemoteGDB *> remoteGDB;
-    std::vector<GDBListener *> gdbListen;
-    bool breakpoint();
+    std::vector<ContextID> contextIds;
 
-    // number of CPUs (esxec contexts, really) assigned to this process.
-    unsigned int numCpus() { return threadContexts.size(); }
+    // system object which owns this process
+    System *system;
 
-    // record of blocked context
-    struct WaitRec
+    // flag for using architecture specific page table
+    bool useArchPT;
+    // running KVM requires special initialization
+    bool kvmInSE;
+    // flag for using the process as a thread which shares page tables
+    bool useForClone;
+
+    EmulationPageTable *pTable;
+
+    // Memory proxy for initial image load.
+    std::unique_ptr<SETranslatingPortProxy> initVirtMem;
+
+    /**
+     * Each instance of a Loader subclass will have a chance to try to load
+     * an object file when tryLoaders is called. If they can't because they
+     * aren't compatible with it (wrong arch, wrong OS, etc), then they
+     * silently fail by returning nullptr so other loaders can try.
+     */
+    class Loader
     {
-        Addr waitChan;
-        ThreadContext *waitingContext;
-
-        WaitRec(Addr chan, ThreadContext *ctx)
-            : waitChan(chan), waitingContext(ctx)
-        {      }
+      public:
+        Loader();
+
+        /* Loader instances are singletons. */
+        Loader(const Loader &) = delete;
+        void operator=(const Loader &) = delete;
+
+        virtual ~Loader() {}
+
+        /**
+         * Each subclass needs to implement this method. If the loader is
+         * compatible with the passed in object file, it should return the
+         * created Process object corresponding to it. If not, it should fail
+         * silently and return nullptr. If there's a non-compatibliity related
+         * error like file IO errors, etc., those should fail non-silently
+         * with a panic or fail as normal.
+         */
+        virtual Process *load(const ProcessParams &params,
+                              ::Loader::ObjectFile *obj_file) = 0;
     };
 
-    // list of all blocked contexts
-    std::list<WaitRec> waitList;
-
-    Addr brk_point;            // top of the data segment
-
-    Addr stack_base;           // stack segment base (highest address)
-    unsigned stack_size;       // initial stack size
-    Addr stack_min;            // lowest address accessed on the stack
-
-    // addr to use for next stack region (for multithreaded apps)
-    Addr next_thread_stack_base;
-
-    // Base of region for mmaps (when user doesn't specify an address).
-    Addr mmap_start;
-    Addr mmap_end;
-
-    // Base of region for nxm data
-    Addr nxm_start;
-    Addr nxm_end;
-
-    std::string prog_fname;    // file name
-
-    Stats::Scalar<> num_syscalls;      // number of syscalls executed
-
-
-  protected:
-    // constructor
-    Process(const std::string &nm,
-            System *_system,
-            int stdin_fd,      // initial I/O descriptors
-            int stdout_fd,
-            int stderr_fd);
-
-    // post initialization startup
-    virtual void startup();
-
-  protected:
-    /// Memory object for initialization (image loading)
-    TranslatingPort *initVirtMem;
+    // Try all the Loader instance's "load" methods one by one until one is
+    // successful. If none are, complain and fail.
+    static Process *tryLoaders(const ProcessParams &params,
+                               ::Loader::ObjectFile *obj_file);
 
-  public:
-    PageTable *pTable;
-
-  private:
-    // file descriptor remapping support
-    static const int MAX_FD = 256;     // max legal fd value
-    int fd_map[MAX_FD+1];
-
-  public:
-    // static helper functions to generate file descriptors for constructor
-    static int openInputFile(const std::string &filename);
-    static int openOutputFile(const std::string &filename);
-
-    // override of virtual SimObject method: register statistics
-    virtual void regStats();
-
-    // register a thread context for this process.
-    // returns tc's cpu number (index into threadContexts[])
-    int registerThreadContext(ThreadContext *tc);
-
-
-    void replaceThreadContext(ThreadContext *tc, int tcIndex);
-
-    // map simulator fd sim_fd to target fd tgt_fd
-    void dup_fd(int sim_fd, int tgt_fd);
-
-    // generate new target fd for sim_fd
-    int alloc_fd(int sim_fd);
-
-    // free target fd (e.g., after close)
-    void free_fd(int tgt_fd);
-
-    // look up simulator fd for given target fd
-    int sim_fd(int tgt_fd);
-
-    virtual void syscall(int64_t callnum, ThreadContext *tc) = 0;
-
-    // check if the this addr is on the next available page and allocate it
-    // if it's not we'll panic
-    bool checkAndAllocNextPage(Addr vaddr);
-
-    void serialize(std::ostream &os);
-    void unserialize(Checkpoint *cp, const std::string &section);
-};
-
-//
-// "Live" process with system calls redirected to host system
-//
-class ObjectFile;
-class LiveProcess : public Process
-{
-  protected:
-    ObjectFile *objFile;
+    ::Loader::ObjectFile *objFile;
+    ::Loader::MemoryImage image;
+    ::Loader::MemoryImage interpImage;
     std::vector<std::string> argv;
     std::vector<std::string> envp;
-    std::string cwd;
-
-    LiveProcess(const std::string &nm, ObjectFile *objFile,
-                System *_system, int stdin_fd, int stdout_fd, int stderr_fd,
-                std::vector<std::string> &argv,
-                std::vector<std::string> &envp,
-                const std::string &cwd,
-                uint64_t _uid, uint64_t _euid,
-                uint64_t _gid, uint64_t _egid,
-                uint64_t _pid, uint64_t _ppid);
-
-    virtual void argsInit(int intSize, int pageSize);
+    std::string executable;
+
+    /**
+     * Return an absolute path given a relative path paired with the current
+     * working directory of the process running under simulation.
+     *
+     * @param path The relative path (generally a filename) that needs the
+     * current working directory prepended.
+     * @param host_fs A flag which determines whether to return a
+     * path for the host filesystem or the filesystem of the process running
+     * under simulation. Only matters if filesysem redirection is used to
+     * replace files (or directories) that would normally appear via the
+     * host filesystem.
+     * @return String containing an absolute path.
+     */
+    std::string absolutePath(const std::string &path, bool host_fs);
+
+    /**
+     * Redirect file path if it matches any keys initialized by system object.
+     * @param filename An input parameter containing either a relative path
+     * or an absolute path. If given a relative path, the path will be
+     * prepended to the current working directory of the simulation with
+     * respect to the host filesystem.
+     * @return String containing an absolute path.
+     */
+    std::string checkPathRedirect(const std::string &filename);
+
+    /**
+     * The cwd members are used to track changes to the current working
+     * directory for the purpose of executing system calls which depend on
+     * relative paths (i.e. open, chdir).
+     *
+     * The tgt member and host member may differ if the path for the current
+     * working directory is redirected to point to a different location
+     * (i.e. `cd /proc` should point to '$(gem5_repo)/m5out/fs/proc'
+     * instead of '/proc').
+     */
+    std::string tgtCwd;
+    std::string hostCwd;
+
+    // Syscall emulation uname release.
+    std::string release;
 
     // Id of the owner of the process
-    uint64_t __uid;
-    uint64_t __euid;
-    uint64_t __gid;
-    uint64_t __egid;
+    uint64_t _uid;
+    uint64_t _euid;
+    uint64_t _gid;
+    uint64_t _egid;
 
     // pid of the process and it's parent
-    uint64_t __pid;
-    uint64_t __ppid;
+    uint64_t _pid;
+    uint64_t _ppid;
+    uint64_t _pgid;
+    uint64_t _tgid;
 
-  public:
-
-    inline uint64_t uid() {return __uid;}
-    inline uint64_t euid() {return __euid;}
-    inline uint64_t gid() {return __gid;}
-    inline uint64_t egid() {return __egid;}
-    inline uint64_t pid() {return __pid;}
-    inline uint64_t ppid() {return __ppid;}
+    // Emulated drivers available to this process
+    std::vector<EmulatedDriver *> drivers;
 
-    std::string
-    fullPath(const std::string &filename)
-    {
-        if (filename[0] == '/' || cwd.empty())
-            return filename;
+    std::shared_ptr<FDArray> fds;
 
-        std::string full = cwd;
+    bool *exitGroup;
+    std::shared_ptr<MemState> memState;
 
-        if (cwd[cwd.size() - 1] != '/')
-            full += '/';
+    /**
+     * Calls a futex wakeup at the address specified by this pointer when
+     * this process exits.
+     */
+    uint64_t childClearTID;
 
-        return full + filename;
-    }
+    // Process was forked with SIGCHLD set.
+    bool *sigchld;
 
-    virtual void syscall(int64_t callnum, ThreadContext *tc);
-
-    virtual SyscallDesc* getDesc(int callnum) = 0;
-
-    // this function is used to create the LiveProcess object, since
-    // we can't tell which subclass of LiveProcess to use until we
-    // open and look at the object file.
-    static LiveProcess *create(const std::string &nm,
-                               System *_system,
-                               int stdin_fd, int stdout_fd, int stderr_fd,
-                               std::string executable,
-                               std::vector<std::string> &argv,
-                               std::vector<std::string> &envp,
-                               const std::string &cwd,
-                               uint64_t _uid, uint64_t _euid,
-                               uint64_t _gid, uint64_t _egid,
-                               uint64_t _pid, uint64_t _ppid);
+    Stats::Scalar numSyscalls;  // track how many system calls are executed
 };
 
-
-#endif // !FULL_SYSTEM
-
 #endif // __PROCESS_HH__