src/runtime/win32-os.c

   1 /*
   2  * the Win32 incarnation of OS-dependent routines.  See also
   3  * $(sbcl_arch)-win32-os.c
   4  *
   5  * This file (along with os.h) exports an OS-independent interface to
   6  * the operating system VM facilities. Surprise surprise, this
   7  * interface looks a lot like the Mach interface (but simpler in some
   8  * places). For some operating systems, a subset of these functions
   9  * will have to be emulated.
  10  */
  11
  12 /*
  13  * This software is part of the SBCL system. See the README file for
  14  * more information.
  15  *
  16  * This software is derived from the CMU CL system, which was
  17  * written at Carnegie Mellon University and released into the
  18  * public domain. The software is in the public domain and is
  19  * provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  20  * files for more information.
  21  */
  22
  23 /*
  24  * This file was copied from the Linux version of the same, and
  25  * likely still has some linuxisms in it have haven't been elimiated
  26  * yet.
  27  */
  28
  29 #include <malloc.h>
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/file.h>
  33 #include <io.h>
  34 #include "sbcl.h"
  35 #include "./signal.h"
  36 #include "os.h"
  37 #include "arch.h"
  38 #include "globals.h"
  39 #include "sbcl.h"
  40 #include "interrupt.h"
  41 #include "interr.h"
  42 #include "lispregs.h"
  43 #include "runtime.h"
  44 #include "alloc.h"
  45 #include "genesis/primitive-objects.h"
  46 #include "dynbind.h"
  47
  48 #include <sys/types.h>
  49 #include <signal.h>
  50 #include <sys/time.h>
  51 #include <sys/stat.h>
  52 #include <unistd.h>
  53
  54 #include <math.h>
  55 #include <float.h>
  56
  57 #include <excpt.h>
  58
  59 #include "validate.h"
  60 #include "thread.h"
  61 size_t os_vm_page_size;
  62
  63 #include "gc.h"
  64 #include "gencgc-internal.h"
  65
  66 #if 0
  67 int linux_sparc_siginfo_bug = 0;
  68 int linux_supports_futex=0;
  69 #endif
  70
  71 /* The exception handling function looks like this: */
  72 EXCEPTION_DISPOSITION handle_exception(EXCEPTION_RECORD *,
  73                                        struct lisp_exception_frame *,
  74                                        CONTEXT *,
  75                                        void *);
  76
  77 void *base_seh_frame;
  78
  79 static void *get_seh_frame(void)
  80 {
  81     void* retval;
  82     asm volatile ("movl %%fs:0,%0": "=r" (retval));
  83     return retval;
  84 }
  85
  86 static void set_seh_frame(void *frame)
  87 {
  88     asm volatile ("movl %0,%%fs:0": : "r" (frame));
  89 }
  90
  91 #if 0
  92 static struct lisp_exception_frame *find_our_seh_frame(void)
  93 {
  94     struct lisp_exception_frame *frame = get_seh_frame();
  95
  96     while (frame->handler != handle_exception)
  97         frame = frame->next_frame;
  98
  99     return frame;
 100 }
 101
 102 inline static void *get_stack_frame(void)
 103 {
 104     void* retval;
 105     asm volatile ("movl %%ebp,%0": "=r" (retval));
 106     return retval;
 107 }
 108 #endif
 109
 110 void os_init(char *argv[], char *envp[])
 111 {
 112     SYSTEM_INFO system_info;
 113
 114     GetSystemInfo(&system_info);
 115     os_vm_page_size = system_info.dwPageSize;
 116
 117     base_seh_frame = get_seh_frame();
 118 }
 119
 120
 121 /*
 122  * So we have three fun scenarios here.
 123  *
 124  * First, we could be being called to reserve the memory areas
 125  * during initialization (prior to loading the core file).
 126  *
 127  * Second, we could be being called by the GC to commit a page
 128  * that has just been decommitted (for easy zero-fill).
 129  *
 130  * Third, we could be being called by create_thread_struct()
 131  * in order to create the sundry and various stacks.
 132  *
 133  * The third case is easy to pick out because it passes an
 134  * addr of 0.
 135  *
 136  * The second case is easy to pick out because it will be for
 137  * a range of memory that is MEM_RESERVE rather than MEM_FREE.
 138  *
 139  * The second case is also an easy implement, because we leave
 140  * the memory as reserved (since we do lazy commits).
 141  */
 142
 143 os_vm_address_t
 144 os_validate(os_vm_address_t addr, os_vm_size_t len)
 145 {
 146     MEMORY_BASIC_INFORMATION mem_info;
 147
 148     if (!addr) {
 149         /* the simple case first */
 150         os_vm_address_t real_addr;
 151         if (!(real_addr = VirtualAlloc(addr, len, MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE))) {
 152             fprintf(stderr, "VirtualAlloc: 0x%lx.\n", GetLastError());
 153             return 0;
 154         }
 155
 156         return real_addr;
 157     }
 158
 159     if (!VirtualQuery(addr, &mem_info, sizeof mem_info)) {
 160         fprintf(stderr, "VirtualQuery: 0x%lx.\n", GetLastError());
 161         return 0;
 162     }
 163
 164     if ((mem_info.State == MEM_RESERVE) && (mem_info.RegionSize >=len)) return addr;
 165
 166     if (mem_info.State == MEM_RESERVE) {
 167         fprintf(stderr, "validation of reserved space too short.\n");
 168         fflush(stderr);
 169     }
 170
 171     if (!VirtualAlloc(addr, len, (mem_info.State == MEM_RESERVE)? MEM_COMMIT: MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE)) {
 172         fprintf(stderr, "VirtualAlloc: 0x%lx.\n", GetLastError());
 173         return 0;
 174     }
 175
 176     return addr;
 177 }
 178
 179 /*
 180  * For os_invalidate(), we merely decommit the memory rather than
 181  * freeing the address space. This loses when freeing per-thread
 182  * data and related memory since it leaks address space. It's not
 183  * too lossy, however, since the two scenarios I'm aware of are
 184  * fd-stream buffers, which are pooled rather than torched, and
 185  * thread information, which I hope to pool (since windows creates
 186  * threads at its own whim, and we probably want to be able to
 187  * have them callback without funky magic on the part of the user,
 188  * and full-on thread allocation is fairly heavyweight). Someone
 189  * will probably shoot me down on this with some pithy comment on
 190  * the use of (setf symbol-value) on a special variable. I'm happy
 191  * for them.
 192  */
 193
 194 void
 195 os_invalidate(os_vm_address_t addr, os_vm_size_t len)
 196 {
 197     if (!VirtualFree(addr, len, MEM_DECOMMIT)) {
 198         fprintf(stderr, "VirtualFree: 0x%lx.\n", GetLastError());
 199     }
 200 }
 201
 202 /*
 203  * os_map() is called to map a chunk of the core file into memory.
 204  *
 205  * Unfortunately, Windows semantics completely screws this up, so
 206  * we just add backing store from the swapfile to where the chunk
 207  * goes and read it up like a normal file. We could consider using
 208  * a lazy read (demand page) setup, but that would mean keeping an
 209  * open file pointer for the core indefinately (and be one more
 210  * thing to maintain).
 211  */
 212
 213 os_vm_address_t
 214 os_map(int fd, int offset, os_vm_address_t addr, os_vm_size_t len)
 215 {
 216     os_vm_size_t count;
 217
 218 #if 0
 219     fprintf(stderr, "os_map: %d, 0x%x, %p, 0x%x.\n", fd, offset, addr, len);
 220     fflush(stderr);
 221 #endif
 222
 223     if (!VirtualAlloc(addr, len, MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE)) {
 224         fprintf(stderr, "VirtualAlloc: 0x%lx.\n", GetLastError());
 225         lose("os_map: VirtualAlloc failure");
 226     }
 227
 228     if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) == -1) {
 229         lose("os_map: Seek failure.");
 230     }
 231
 232     count = read(fd, addr, len);
 233     if (count != len) {
 234         fprintf(stderr, "expected 0x%x, read 0x%x.\n", len, count);
 235         lose("os_map: Failed to read enough bytes.");
 236     }
 237
 238     return addr;
 239 }
 240
 241 static DWORD os_protect_modes[8] = {
 242     PAGE_NOACCESS,
 243     PAGE_READONLY,
 244     PAGE_READWRITE,
 245     PAGE_READWRITE,
 246     PAGE_EXECUTE,
 247     PAGE_EXECUTE_READ,
 248     PAGE_EXECUTE_READWRITE,
 249     PAGE_EXECUTE_READWRITE,
 250 };
 251
 252 void
 253 os_protect(os_vm_address_t address, os_vm_size_t length, os_vm_prot_t prot)
 254 {
 255     DWORD old_prot;
 256
 257     if (!VirtualProtect(address, length, os_protect_modes[prot], &old_prot)) {
 258         fprintf(stderr, "VirtualProtect failed, code 0x%lx.\n", GetLastError());
 259         fflush(stderr);
 260     }
 261 }
 262
 263 /* FIXME: Now that FOO_END, rather than FOO_SIZE, is the fundamental
 264  * description of a space, we could probably punt this and just do
 265  * (FOO_START <= x && x < FOO_END) everywhere it's called. */
 266 static boolean
 267 in_range_p(os_vm_address_t a, lispobj sbeg, size_t slen)
 268 {
 269     char* beg = (char*)((long)sbeg);
 270     char* end = (char*)((long)sbeg) + slen;
 271     char* adr = (char*)a;
 272     return (adr >= beg && adr < end);
 273 }
 274
 275 boolean
 276 is_linkage_table_addr(os_vm_address_t addr)
 277 {
 278     return in_range_p(addr, LINKAGE_TABLE_SPACE_START, LINKAGE_TABLE_SPACE_END);
 279 }
 280
 281 boolean
 282 is_valid_lisp_addr(os_vm_address_t addr)
 283 {
 284     struct thread *th;
 285     if(in_range_p(addr, READ_ONLY_SPACE_START, READ_ONLY_SPACE_SIZE) ||
 286        in_range_p(addr, STATIC_SPACE_START   , STATIC_SPACE_SIZE) ||
 287        in_range_p(addr, DYNAMIC_SPACE_START  , dynamic_space_size))
 288         return 1;
 289     for_each_thread(th) {
 290         if(((os_vm_address_t)th->control_stack_start <= addr) && (addr < (os_vm_address_t)th->control_stack_end))
 291             return 1;
 292         if(in_range_p(addr, (unsigned long)th->binding_stack_start, BINDING_STACK_SIZE))
 293             return 1;
 294     }
 295     return 0;
 296 }
 297
 298 /* A tiny bit of interrupt.c state we want our paws on. */
 299 extern boolean internal_errors_enabled;
 300
 301 /*
 302  * A good explanation of the exception handling semantics is
 303  * http://win32assembly.online.fr/Exceptionhandling.html .
 304  */
 305
 306 EXCEPTION_DISPOSITION
 307 handle_exception(EXCEPTION_RECORD *exception_record,
 308                  struct lisp_exception_frame *exception_frame,
 309                  CONTEXT *context,
 310                  void *dispatcher_context)
 311 {
 312     if (exception_record->ExceptionFlags & (EH_UNWINDING | EH_EXIT_UNWIND)) {
 313         /* If we're being unwound, be graceful about it. */
 314
 315         /* Undo any dynamic bindings. */
 316         unbind_to_here(exception_frame->bindstack_pointer,
 317                        arch_os_get_current_thread());
 318
 319         return ExceptionContinueSearch;
 320     }
 321
 322     /* For EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION only. */
 323     void *fault_address = (void *)exception_record->ExceptionInformation[1];
 324
 325     if (single_stepping &&
 326         exception_record->ExceptionCode == EXCEPTION_SINGLE_STEP) {
 327         /* We are doing a displaced instruction. At least function
 328          * end breakpoints uses this. */
 329         restore_breakpoint_from_single_step(context);
 330         return ExceptionContinueExecution;
 331     }
 332
 333     if (exception_record->ExceptionCode == EXCEPTION_BREAKPOINT) {
 334         unsigned char trap;
 335         /* This is just for info in case the monitor wants to print an
 336          * approximation. */
 337         current_control_stack_pointer =
 338             (lispobj *)*os_context_sp_addr(context);
 339         /* Unlike some other operating systems, Win32 leaves EIP
 340          * pointing to the breakpoint instruction. */
 341         context->Eip++;
 342         /* Now EIP points just after the INT3 byte and aims at the
 343          * 'kind' value (eg trap_Cerror). */
 344         trap = *(unsigned char *)(*os_context_pc_addr(context));
 345         handle_trap(context, trap);
 346         /* Done, we're good to go! */
 347         return ExceptionContinueExecution;
 348     }
 349     else if (exception_record->ExceptionCode == EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION &&
 350              (is_valid_lisp_addr(fault_address) ||
 351               is_linkage_table_addr(fault_address))) {
 352         /* Pick off GC-related memory fault next. */
 353         MEMORY_BASIC_INFORMATION mem_info;
 354
 355         if (!VirtualQuery(fault_address, &mem_info, sizeof mem_info)) {
 356             fprintf(stderr, "VirtualQuery: 0x%lx.\n", GetLastError());
 357             lose("handle_exception: VirtualQuery failure");
 358         }
 359
 360         if (mem_info.State == MEM_RESERVE) {
 361             /* First use new page, lets get some memory for it. */
 362             if (!VirtualAlloc(mem_info.BaseAddress, os_vm_page_size,
 363                               MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE)) {
 364                 fprintf(stderr, "VirtualAlloc: 0x%lx.\n", GetLastError());
 365                 lose("handle_exception: VirtualAlloc failure");
 366
 367             } else {
 368                 /*
 369                  * Now, if the page is supposedly write-protected and this
 370                  * is a write, tell the gc that it's been hit.
 371                  *
 372                  * FIXME: Are we supposed to fall-through to the Lisp
 373                  * exception handler if the gc doesn't take the wp violation?
 374                  */
 375                 if (exception_record->ExceptionInformation[0]) {
 376                     int index = find_page_index(fault_address);
 377                     if ((index != -1) && (page_table[index].write_protected)) {
 378                         gencgc_handle_wp_violation(fault_address);
 379                     }
 380                 }
 381                 return ExceptionContinueExecution;
 382             }
 383
 384         } else if (gencgc_handle_wp_violation(fault_address)) {
 385             /* gc accepts the wp violation, so resume where we left off. */
 386             return ExceptionContinueExecution;
 387         }
 388
 389         /* All else failed, drop through to the lisp-side exception handler. */
 390     }
 391
 392     /*
 393      * If we fall through to here then we need to either forward
 394      * the exception to the lisp-side exception handler if it's
 395      * set up, or drop to LDB.
 396      */
 397
 398     if (internal_errors_enabled) {
 399         lispobj context_sap;
 400         lispobj exception_record_sap;
 401
 402         /* We're making the somewhat arbitrary decision that having
 403          * internal errors enabled means that lisp has sufficient
 404          * marbles to be able to handle exceptions, but exceptions
 405          * aren't supposed to happen during cold init or reinit
 406          * anyway. */
 407
 408         fake_foreign_function_call(context);
 409
 410         /* Allocate the SAP objects while the "interrupts" are still
 411          * disabled. */
 412         context_sap = alloc_sap(context);
 413         exception_record_sap = alloc_sap(exception_record);
 414
 415         /* The exception system doesn't automatically clear pending
 416          * exceptions, so we lose as soon as we execute any FP
 417          * instruction unless we do this first. */
 418         _clearfp();
 419
 420         /* Call into lisp to handle things. */
 421         funcall2(StaticSymbolFunction(HANDLE_WIN32_EXCEPTION), context_sap,
 422                  exception_record_sap);
 423
 424         /* If Lisp doesn't nlx, we need to put things back. */
 425         undo_fake_foreign_function_call(context);
 426
 427         /* FIXME: HANDLE-WIN32-EXCEPTION should be allowed to decline */
 428         return ExceptionContinueExecution;
 429     }
 430
 431     fprintf(stderr, "Exception Code: 0x%lx.\n", exception_record->ExceptionCode);
 432     fprintf(stderr, "Faulting IP: 0x%lx.\n", (DWORD)exception_record->ExceptionAddress);
 433     if (exception_record->ExceptionCode == EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION) {
 434         MEMORY_BASIC_INFORMATION mem_info;
 435
 436         if (VirtualQuery(fault_address, &mem_info, sizeof mem_info)) {
 437             fprintf(stderr, "page status: 0x%lx.\n", mem_info.State);
 438         }
 439
 440         fprintf(stderr, "Was writing: %ld, where: 0x%lx.\n",
 441                 exception_record->ExceptionInformation[0],
 442                 (DWORD)fault_address);
 443     }
 444
 445     fflush(stderr);
 446
 447     fake_foreign_function_call(context);
 448     lose("Exception too early in cold init, cannot continue.");
 449
 450     /* FIXME: WTF? How are we supposed to end up here? */
 451     return ExceptionContinueSearch;
 452 }
 453
 454 void
 455 wos_install_interrupt_handlers(struct lisp_exception_frame *handler)
 456 {
 457     handler->next_frame = get_seh_frame();
 458     handler->handler = &handle_exception;
 459     set_seh_frame(handler);
 460 }
 461
 462 void bcopy(const void *src, void *dest, size_t n)
 463 {
 464     MoveMemory(dest, src, n);
 465 }
 466
 467 /*
 468  * The stubs below are replacements for the windows versions,
 469  * which can -fail- when used in our memory spaces because they
 470  * validate the memory spaces they are passed in a way that
 471  * denies our exception handler a chance to run.
 472  */
 473
 474 void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n)
 475 {
 476     if (dest < src) {
 477         int i;
 478         for (i = 0; i < n; i++) *(((char *)dest)+i) = *(((char *)src)+i);
 479     } else {
 480         while (n--) *(((char *)dest)+n) = *(((char *)src)+n);
 481     }
 482     return dest;
 483 }
 484
 485 void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)
 486 {
 487     while (n--) *(((char *)dest)+n) = *(((char *)src)+n);
 488     return dest;
 489 }
 490
 491 char *dirname(char *path)
 492 {
 493     static char buf[PATH_MAX + 1];
 494     size_t pathlen = strlen(path);
 495     int i;
 496
 497     if (pathlen >= sizeof(buf)) {
 498         lose("Pathname too long in dirname.\n");
 499         return NULL;
 500     }
 501
 502     strcpy(buf, path);
 503     for (i = pathlen; i >= 0; --i) {
 504         if (buf[i] == '/' || buf[i] == '\\') {
 505             buf[i] = '\0';
 506             break;
 507         }
 508     }
 509
 510     return buf;
 511 }
 512
 513 /* This is a manually-maintained version of ldso_stubs.S. */
 514
 515 void __stdcall RtlUnwind(void *, void *, void *, void *); /* I don't have winternl.h */
 516
 517 void scratch(void)
 518 {
 519     CloseHandle(0);
 520     FlushConsoleInputBuffer(0);
 521     FormatMessageA(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);
 522     FreeLibrary(0);
 523     GetACP();
 524     GetConsoleCP();
 525     GetConsoleOutputCP();
 526     GetCurrentProcess();
 527     GetExitCodeProcess(0, 0);
 528     GetLastError();
 529     GetOEMCP();
 530     GetProcAddress(0, 0);
 531     GetProcessTimes(0, 0, 0, 0, 0);
 532     GetSystemTimeAsFileTime(0);
 533     LoadLibrary(0);
 534     LocalFree(0);
 535     PeekConsoleInput(0, 0, 0, 0);
 536     PeekNamedPipe(0, 0, 0, 0, 0, 0);
 537     ReadFile(0, 0, 0, 0, 0);
 538     Sleep(0);
 539     WriteFile(0, 0, 0, 0, 0);
 540     _get_osfhandle(0);
 541     _pipe(0,0,0);
 542     access(0,0);
 543     close(0);
 544     dup(0);
 545     isatty(0);
 546     strerror(42);
 547     write(0, 0, 0);
 548     RtlUnwind(0, 0, 0, 0);
 549     #ifndef LISP_FEATURE_SB_UNICODE
 550       CreateDirectoryA(0,0);
 551       GetComputerNameA(0, 0);
 552       GetCurrentDirectoryA(0,0);
 553       GetEnvironmentVariableA(0, 0, 0);
 554       GetVersionExA(0);
 555       MoveFileA(0,0);
 556       SHGetFolderPathA(0, 0, 0, 0, 0);
 557       SetCurrentDirectoryA(0);
 558       SetEnvironmentVariableA(0, 0);
 559     #else
 560       CreateDirectoryW(0,0);
 561       FormatMessageW(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);
 562       GetComputerNameW(0, 0);
 563       GetCurrentDirectoryW(0,0);
 564       GetEnvironmentVariableW(0, 0, 0);
 565       GetVersionExW(0);
 566       MoveFileW(0,0);
 567       SHGetFolderPathW(0, 0, 0, 0, 0);
 568       SetCurrentDirectoryW(0);
 569       SetEnvironmentVariableW(0, 0);
 570     #endif
 571 }
 572
 573 char *
 574 os_get_runtime_executable_path()
 575 {
 576     char path[MAX_PATH + 1];
 577     DWORD bufsize = sizeof(path);
 578     DWORD size;
 579
 580     if ((size = GetModuleFileNameA(NULL, path, bufsize)) == 0)
 581         return NULL;
 582     else if (size == bufsize && GetLastError() == ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER)
 583         return NULL;
 584
 585     return copied_string(path);
 586 }
 587
 588 /* EOF */