sys/platform/vkernel/platform/init.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/init.c,v 1.56 2008/05/27 07:48:00 dillon Exp $
  35  */
  36
  37 #include <sys/types.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/stat.h>
  41 #include <sys/mman.h>
  42 #include <sys/cons.h>
  43 #include <sys/random.h>
  44 #include <sys/vkernel.h>
  45 #include <sys/tls.h>
  46 #include <sys/reboot.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/msgbuf.h>
  49 #include <sys/vmspace.h>
  50 #include <sys/socket.h>
  51 #include <sys/sockio.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/un.h>
  54 #include <vm/vm_page.h>
  55
  56 #include <machine/cpu.h>
  57 #include <machine/globaldata.h>
  58 #include <machine/tls.h>
  59 #include <machine/md_var.h>
  60 #include <machine/vmparam.h>
  61 #include <cpu/specialreg.h>
  62
  63 #include <net/if.h>
  64 #include <net/if_arp.h>
  65 #include <net/ethernet.h>
  66 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
  67 #include <netinet/in.h>
  68 #include <arpa/inet.h>
  69
  70 #include <stdio.h>
  71 #include <stdlib.h>
  72 #include <stdarg.h>
  73 #include <unistd.h>
  74 #include <fcntl.h>
  75 #include <string.h>
  76 #include <err.h>
  77 #include <errno.h>
  78 #include <assert.h>
  79
  80 vm_paddr_t phys_avail[16];
  81 vm_paddr_t Maxmem;
  82 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
  83 int MemImageFd = -1;
  84 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
  85 int DiskNum;
  86 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
  87 int NetifNum;
  88 char *pid_file;
  89 vm_offset_t KvaStart;
  90 vm_offset_t KvaEnd;
  91 vm_offset_t KvaSize;
  92 vm_offset_t virtual_start;
  93 vm_offset_t virtual_end;
  94 vm_offset_t kernel_vm_end;
  95 vm_offset_t crashdumpmap;
  96 vm_offset_t clean_sva;
  97 vm_offset_t clean_eva;
  98 struct msgbuf *msgbufp;
  99 caddr_t ptvmmap;
 100 vpte_t  *KernelPTD;
 101 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
 102 u_int cpu_feature;      /* XXX */
 103 int tsc_present;
 104 int64_t tsc_frequency;
 105 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
 106 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
 107 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
 108 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
 109
 110 int via_feature_xcrypt = 0;     /* XXX */
 111 int via_feature_rng = 0;        /* XXX */
 112
 113 struct privatespace *CPU_prvspace;
 114
 115 static struct trapframe proc0_tf;
 116 static void *proc0paddr;
 117
 118 static void init_sys_memory(char *imageFile);
 119 static void init_kern_memory(void);
 120 static void init_globaldata(void);
 121 static void init_vkernel(void);
 122 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type);
 123 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
 124 static void writepid( void );
 125 static void cleanpid( void );
 126 static int unix_connect(const char *path);
 127 static void usage(const char *ctl, ...);
 128
 129 static int save_ac;
 130 static char **save_av;
 131
 132 /*
 133  * Kernel startup for virtual kernels - standard main()
 134  */
 135 int
 136 main(int ac, char **av)
 137 {
 138         char *memImageFile = NULL;
 139         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
 140         char *diskFile[VKDISK_MAX];
 141         char *cdFile[VKDISK_MAX];
 142         char *suffix;
 143         char *endp;
 144         int netifFileNum = 0;
 145         int diskFileNum = 0;
 146         int cdFileNum = 0;
 147         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
 148         int c;
 149         int i;
 150         int j;
 151         int n;
 152         int isq;
 153         int real_vkernel_enable;
 154         int supports_sse;
 155         size_t vsize;
 156
 157         save_ac = ac;
 158         save_av = av;
 159
 160         /*
 161          * Process options
 162          */
 163         kernel_mem_readonly = 1;
 164 #ifdef SMP
 165         optcpus = 2;
 166 #endif
 167         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
 168
 169         real_vkernel_enable = 0;
 170         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
 171         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
 172
 173         if (real_vkernel_enable == 0) {
 174                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
 175                         "to 1 to execute a vkernel!");
 176         }
 177
 178         real_ncpus = 1;
 179         vsize = sizeof(real_ncpus);
 180         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
 181
 182         while ((c = getopt(ac, av, "c:svl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
 183                 switch(c) {
 184                 case 'e':
 185                         /*
 186                          * name=value:name=value:name=value...
 187                          * name="value"...
 188                          *
 189                          * Allow values to be quoted but note that shells
 190                          * may remove the quotes, so using this feature
 191                          * to embed colons may require a backslash.
 192                          */
 193                         n = strlen(optarg);
 194                         isq = 0;
 195                         kern_envp = malloc(n + 2);
 196                         for (i = j = 0; i < n; ++i) {
 197                                 if (optarg[i] == '"')
 198                                         isq ^= 1;
 199                                 else if (optarg[i] == '\'')
 200                                         isq ^= 2;
 201                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
 202                                         kern_envp[j++] = 0;
 203                                 else
 204                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
 205                         }
 206                         kern_envp[j++] = 0;
 207                         kern_envp[j++] = 0;
 208                         break;
 209                 case 's':
 210                         boothowto |= RB_SINGLE;
 211                         break;
 212                 case 'v':
 213                         bootverbose = 1;
 214                         break;
 215                 case 'i':
 216                         memImageFile = optarg;
 217                         break;
 218                 case 'I':
 219                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
 220                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
 221                         break;
 222                 case 'r':
 223                         if (bootOnDisk < 0)
 224                                 bootOnDisk = 1;
 225                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
 226                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
 227                         break;
 228                 case 'c':
 229                         if (bootOnDisk < 0)
 230                                 bootOnDisk = 0;
 231                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
 232                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
 233                         break;
 234                 case 'm':
 235                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
 236                         if (suffix) {
 237                                 switch(*suffix) {
 238                                 case 'g':
 239                                 case 'G':
 240                                         Maxmem_bytes <<= 30;
 241                                         break;
 242                                 case 'm':
 243                                 case 'M':
 244                                         Maxmem_bytes <<= 20;
 245                                         break;
 246                                 case 'k':
 247                                 case 'K':
 248                                         Maxmem_bytes <<= 10;
 249                                         break;
 250                                 default:
 251                                         Maxmem_bytes = 0;
 252                                         usage("Bad maxmem option");
 253                                         /* NOT REACHED */
 254                                         break;
 255                                 }
 256                         }
 257                         break;
 258                 case 'l':
 259                         next_cpu = -1;
 260                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
 261                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
 262                                 if (optarg[3] == ',') {
 263                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
 264                                         if (*endp != '\0')
 265                                                 usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
 266                                 } else {
 267                                         next_cpu = 0;
 268                                 }
 269                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
 270                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
 271                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
 272                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
 273                         } else {
 274                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
 275                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
 276                                 if (*endp != '\0')
 277                                         usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
 278                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
 279                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
 280                         }
 281                         break;
 282                 case 'n':
 283                         /*
 284                          * This value is set up by mp_start(), don't just
 285                          * set ncpus here.
 286                          */
 287 #ifdef SMP
 288                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
 289                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
 290                                 usage("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
 291 #else
 292                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
 293                                 usage("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
 294                         }
 295 #endif
 296
 297                         break;
 298                 case 'p':
 299                         pid_file = optarg;
 300                         break;
 301                 case 'U':
 302                         kernel_mem_readonly = 0;
 303                         break;
 304                 }
 305         }
 306
 307         writepid();
 308         cpu_disable_intr();
 309         init_sys_memory(memImageFile);
 310         init_kern_memory();
 311         init_globaldata();
 312         init_vkernel();
 313         setrealcpu();
 314         init_kqueue();
 315
 316         /*
 317          * Check TSC
 318          */
 319         vsize = sizeof(tsc_present);
 320         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
 321         vsize = sizeof(tsc_frequency);
 322         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
 323         if (tsc_present)
 324                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
 325
 326         /*
 327          * Check SSE
 328          */
 329         vsize = sizeof(supports_sse);
 330         supports_sse = 0;
 331         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
 332         init_fpu(supports_sse);
 333         if (supports_sse)
 334                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
 335
 336         /*
 337          * We boot from the first installed disk.
 338          */
 339         if (bootOnDisk == 1) {
 340                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
 341                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
 342         } else {
 343                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
 344                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
 345         }
 346         init_netif(netifFile, netifFileNum);
 347         init_exceptions();
 348         mi_startup();
 349         /* NOT REACHED */
 350         exit(1);
 351 }
 352
 353 /*
 354  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
 355  */
 356 static
 357 void
 358 init_sys_memory(char *imageFile)
 359 {
 360         struct stat st;
 361         int i;
 362         int fd;
 363
 364         /*
 365          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
 366          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
 367          */
 368
 369         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
 370                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
 371         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) &&
 372             Maxmem_bytes == 0) {
 373                 err(1, "Cannot create new memory file %s unless "
 374                        "system memory size is specified with -m",
 375                        imageFile);
 376                 /* NOT REACHED */
 377         }
 378
 379         /*
 380          * Maxmem must be known at this time
 381          */
 382         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
 383                 err(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
 384                        "multiples of %dMB only",
 385                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
 386                 /* NOT REACHED */
 387         }
 388
 389         /*
 390          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
 391          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
 392          * to use the same image file.
 393          */
 394         if (imageFile == NULL) {
 395                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
 396                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
 397                         fd = open(imageFile,
 398                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 399                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
 400                                 free(imageFile);
 401                                 continue;
 402                         }
 403                         break;
 404                 }
 405         } else {
 406                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 407         }
 408         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
 409         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
 410                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
 411                 /* NOT REACHED */
 412         }
 413
 414         /*
 415          * Truncate or extend the file as necessary.
 416          */
 417         if (st.st_size > Maxmem_bytes) {
 418                 ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
 419         } else if (st.st_size < Maxmem_bytes) {
 420                 char *zmem;
 421                 off_t off = st.st_size & ~SEG_MASK;
 422
 423                 kprintf("%s: Reserving blocks for memory image\n", imageFile);
 424                 zmem = malloc(SEG_SIZE);
 425                 bzero(zmem, SEG_SIZE);
 426                 lseek(fd, off, SEEK_SET);
 427                 while (off < Maxmem_bytes) {
 428                         if (write(fd, zmem, SEG_SIZE) != SEG_SIZE) {
 429                                 err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
 430                                 /* NOT REACHED */
 431                         }
 432                         off += SEG_SIZE;
 433                 }
 434                 if (fsync(fd) < 0)
 435                         err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
 436                 free(zmem);
 437         }
 438         MemImageFd = fd;
 439         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
 440 }
 441
 442 /*
 443  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
 444  * MAP_VPAGETABLE
 445  */
 446
 447 static
 448 void
 449 init_kern_memory(void)
 450 {
 451         void *base;
 452         void *try;
 453         char *zero;
 454         char dummy;
 455         char *topofstack = &dummy;
 456         vpte_t pte;
 457         int i;
 458
 459         /*
 460          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
 461          * kernel image itself is not made part of this memory for the
 462          * moment.
 463          *
 464          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
 465          * offset KernelPTD.
 466          *
 467          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
 468          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
 469          * Try a number of different locations.
 470          */
 471         try = (void *)0x40000000;
 472         base = NULL;
 473         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
 474                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
 475                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
 476                             MemImageFd, 0);
 477                 if (base == try)
 478                         break;
 479                 if (base != MAP_FAILED)
 480                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
 481                 try = (char *)try + 0x10000000;
 482         }
 483         if (base != try) {
 484                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
 485                 /* NOT REACHED */
 486         }
 487         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
 488         KvaStart = (vm_offset_t)base;
 489         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
 490         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
 491         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
 492
 493         /*
 494          * Create a top-level page table self-mapping itself.
 495          *
 496          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
 497          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
 498          */
 499         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
 500         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
 501                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
 502                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
 503         }
 504
 505         /*
 506          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
 507          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
 508          * at the base so we go one more loop then normal.
 509          */
 510         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
 511         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
 512                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
 513                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
 514         }
 515
 516         /*
 517          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
 518          * file.  This is approximately a megabyte.
 519          */
 520         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
 521         zero = malloc(PAGE_SIZE);
 522         bzero(zero, PAGE_SIZE);
 523         while (i) {
 524                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
 525                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
 526         }
 527         free(zero);
 528
 529         /*
 530          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
 531          * for easy kernel page table manipulation.
 532          *
 533          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
 534          */
 535         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
 536                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
 537         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
 538         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
 539         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
 540
 541         /*
 542          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
 543          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
 544          */
 545         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
 546                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
 547         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
 548         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
 549
 550         /*
 551          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
 552          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
 553          */
 554         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
 555                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
 556         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
 557         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
 558
 559         /*
 560          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some
 561          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
 562          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
 563          * don't need to create any new page table pages.
 564          */
 565         kernel_vm_end = virtual_start;
 566
 567         /*
 568          * Allocate space for process 0's UAREA.
 569          */
 570         proc0paddr = (void *)virtual_start;
 571         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
 572                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
 573                 virtual_start += PAGE_SIZE;
 574                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 575         }
 576
 577         /*
 578          * crashdumpmap
 579          */
 580         crashdumpmap = virtual_start;
 581         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
 582
 583         /*
 584          * msgbufp maps the system message buffer
 585          */
 586         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
 587         msgbufp = (void *)virtual_start;
 588         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
 589                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
 590                 virtual_start += PAGE_SIZE;
 591                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 592         }
 593         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 594
 595         /*
 596          * used by kern_memio for /dev/mem access
 597          */
 598         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
 599         virtual_start += PAGE_SIZE;
 600
 601         /*
 602          * Bootstrap the kernel_pmap
 603          */
 604         pmap_bootstrap();
 605 }
 606
 607 /*
 608  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
 609  * virtual_start and phys_avail[0]
 610  */
 611 static
 612 void
 613 init_globaldata(void)
 614 {
 615         int i;
 616         vm_paddr_t pa;
 617         vm_offset_t va;
 618
 619         /*
 620          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
 621          * amount of KVA since the privatespace structure includes two
 622          * whole page table mappings.
 623          */
 624         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
 625         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
 626         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
 627
 628         /*
 629          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
 630          * portion of the space and the idle stack and map the pages
 631          * into KVA.  For cpu #0 only.
 632          */
 633         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
 634                 pa = phys_avail[0];
 635                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
 636                 pmap_kenter_quick(va, pa);
 637                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 638         }
 639         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
 640                 pa = phys_avail[0];
 641                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
 642                 pmap_kenter_quick(va, pa);
 643                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 644         }
 645
 646         /*
 647          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
 648          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
 649          */
 650         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
 651 }
 652
 653 /*
 654  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
 655  */
 656 static
 657 void
 658 init_vkernel(void)
 659 {
 660         struct mdglobaldata *gd;
 661
 662         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
 663         bzero(gd, sizeof(*gd));
 664
 665         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
 666         thread0.td_gd = &gd->mi;
 667         ncpus = 1;
 668         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
 669         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
 670         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
 671         init_param1();
 672         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
 673         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
 674         cpu_gdinit(gd, 0);
 675         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
 676         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
 677
 678         /*init_locks();*/
 679         cninit();
 680         rand_initialize();
 681 #if 0   /* #ifdef DDB */
 682         kdb_init();
 683         if (boothowto & RB_KDB)
 684                 Debugger("Boot flags requested debugger");
 685 #endif
 686         identcpu();
 687 #if 0
 688         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
 689 #endif
 690         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
 691
 692 #if 0
 693         /*
 694          * Map the message buffer
 695          */
 696         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
 697                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
 698         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 699 #endif
 700 #if 0
 701         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
 702         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
 703 #endif
 704 }
 705
 706 /*
 707  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.
 708  * If specified they each should point to a disk image,
 709  * the first of which will become the root disk.
 710  *
 711  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
 712  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
 713  * O_DIRECT to remove the duplication.
 714  */
 715 static
 716 void
 717 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
 718 {
 719         int i;
 720
 721         if (diskFileNum == 0)
 722                 return;
 723
 724         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
 725                 char *fname;
 726                 fname = diskExp[i];
 727
 728                 if (fname == NULL) {
 729                         warnx("Invalid argument to '-r'");
 730                         continue;
 731                 }
 732
 733                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
 734                         struct stat st;
 735                         struct vkdisk_info* info = NULL;
 736                         int fd;
 737                         size_t l = 0;
 738
 739                         if (type == VKD_DISK)
 740                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 741                         else
 742                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
 743                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
 744                                 if (errno == EAGAIN)
 745                                         fprintf(stderr, "You may already have a vkernel using this disk image!\n");
 746                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
 747                                 /* NOT REACHED */
 748                         }
 749                         /* get rid of O_NONBLOCK, keep O_DIRECT */
 750                         if (type == VKD_DISK)
 751                                 fcntl(fd, F_SETFL, O_DIRECT);
 752
 753                         info = &DiskInfo[DiskNum];
 754                         l = strlen(fname);
 755
 756                         info->unit = i;
 757                         info->fd = fd;
 758                         info->type = type;
 759                         memcpy(info->fname, fname, l);
 760
 761                         if (DiskNum == 0) {
 762                                 if (type == VKD_CD) {
 763                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
 764                                 } else if (type == VKD_DISK) {
 765                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
 766                                     rootdevnames[1] = "ufs:vkd0s1a";
 767                                 }
 768                         }
 769
 770                         DiskNum++;
 771                 } else {
 772                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
 773                         continue;
 774                 }
 775         }
 776 }
 777
 778 static
 779 int
 780 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
 781 {
 782         struct ifreq ifr;
 783         int flags;
 784
 785         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
 786
 787         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
 788         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
 789                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
 790                 return -1;
 791         }
 792
 793         /*
 794          * Adjust if_flags
 795          *
 796          * If the flags are already set/cleared, then we return
 797          * immediately to avoid extra syscalls
 798          */
 799         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
 800         if (f < 0) {
 801                 /* Turn off flags */
 802                 f = -f;
 803                 if ((flags & f) == 0)
 804                         return 0;
 805                 flags &= ~f;
 806         } else {
 807                 /* Turn on flags */
 808                 if (flags & f)
 809                         return 0;
 810                 flags |= f;
 811         }
 812
 813         /*
 814          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
 815          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
 816          */
 817         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
 818
 819         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
 820         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
 821         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
 822                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
 823                 return -1;
 824         }
 825         return 0;
 826 }
 827
 828 static
 829 int
 830 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
 831 {
 832         struct ifaliasreq ifra;
 833         struct sockaddr_in *in;
 834
 835         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
 836         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
 837
 838         /* Setup address */
 839         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
 840         in->sin_family = AF_INET;
 841         in->sin_len = sizeof(*in);
 842         in->sin_addr.s_addr = addr;
 843
 844         if (mask != 0) {
 845                 /* Setup netmask */
 846                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
 847                 in->sin_len = sizeof(*in);
 848                 in->sin_addr.s_addr = mask;
 849         }
 850
 851         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
 852                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
 853                 return -1;
 854         }
 855         return 0;
 856 }
 857
 858 static
 859 int
 860 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
 861 {
 862         struct ifbreq ifbr;
 863         struct ifdrv ifd;
 864
 865         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
 866         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
 867                  "tap%d", tap_unit);
 868
 869         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
 870         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
 871         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
 872         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
 873         ifd.ifd_data = &ifbr;
 874
 875         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
 876                 /*
 877                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
 878                  * a member of the bridge(4)
 879                  */
 880                 if (errno != EEXIST) {
 881                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
 882                         return -1;
 883                 }
 884         }
 885         return 0;
 886 }
 887
 888 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
 889
 890 /*
 891  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
 892  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
 893  * tap(4) interface.
 894  *
 895  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
 896  */
 897 static
 898 int
 899 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
 900 {
 901         char tap_dev[MAXPATHLEN];
 902         int tap_fd, failed;
 903         struct stat st;
 904         char *dname;
 905
 906         *tap_unit = -1;
 907
 908         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
 909                 /*
 910                  * Find first unused tap(4) device file
 911                  */
 912                 tap_fd = open("/dev/tap", TAPDEV_OFLAGS);
 913                 if (tap_fd < 0) {
 914                         warnc(errno, "Unable to find a free tap(4)");
 915                         return -1;
 916                 }
 917         } else {
 918                 /*
 919                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
 920                  */
 921                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
 922                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
 923                 else
 924                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
 925
 926                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
 927
 928                 /*
 929                  * If we cannot open normally try to connect to it.
 930                  */
 931                 if (tap_fd < 0)
 932                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
 933
 934                 if (tap_fd < 0) {
 935                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
 936                         return -1;
 937                 }
 938         }
 939
 940         /*
 941          * Check whether the device file is a tap(4)
 942          */
 943         if (fstat(tap_fd, &st) < 0) {
 944                 failed = 1;
 945         } else if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
 946                 dname = fdevname(tap_fd);
 947                 if (dname)
 948                         dname = strstr(dname, "tap");
 949                 if (dname) {
 950                         /*
 951                          * Bring up the corresponding tap(4) interface
 952                          */
 953                         *tap_unit = strtol(dname + 3, NULL, 10);
 954                         printf("TAP UNIT %d\n", *tap_unit);
 955                         if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
 956                                 failed = 0;
 957                         failed = 0;
 958                 } else {
 959                         failed = 1;
 960                 }
 961         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
 962                 /*
 963                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
 964                  * do not have to do anything.
 965                  */
 966                 failed = 0;
 967         } else {
 968                 failed = 1;
 969         }
 970
 971         if (failed) {
 972                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
 973                 close(tap_fd);
 974                 tap_fd = -1;
 975                 *tap_unit = -1;
 976         }
 977         return tap_fd;
 978 }
 979
 980 static int
 981 unix_connect(const char *path)
 982 {
 983         struct sockaddr_un sunx;
 984         int len;
 985         int net_fd;
 986         int sndbuf = 262144;
 987         struct stat st;
 988
 989         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
 990         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
 991         ++len;  /* include nul */
 992         sunx.sun_family = AF_UNIX;
 993         sunx.sun_len = len;
 994
 995         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
 996         if (net_fd < 0)
 997                 return(-1);
 998         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
 999                 close(net_fd);
1000                 return(-1);
1001         }
1002         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
1003         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
1004                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
1005         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
1006         return(net_fd);
1007 }
1008
1009 #undef TAPDEV_MAJOR
1010 #undef TAPDEV_MINOR
1011 #undef TAPDEV_OFLAGS
1012
1013 /*
1014  * Following syntax is supported,
1015  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1016  *
1017  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1018  *                        tap(4)'s netmask len is z
1019  *
1020  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1021  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1022  *
1023  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1024  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1025  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1026  *
1027  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1028  *
1029  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1030  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1031  *
1032  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1033  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1034  *                        pseudo netif's netmask len is z
1035  */
1036 static
1037 int
1038 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1039 {
1040         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1041         int next_netif_addr;
1042         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1043
1044         *addr = 0;
1045         *mask = 0;
1046
1047         tok = strtok(NULL, ":/");
1048         if (tok == NULL) {
1049                 /*
1050                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1051                  */
1052                 return 0;
1053         }
1054
1055         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1056                 /*
1057                  * tap(4)'s address is supplied
1058                  */
1059                 ifbridge = NULL;
1060
1061                 /*
1062                  * If there is next token, then it may be pseudo
1063                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1064                  */
1065                 next_netif_addr = 0;
1066         } else {
1067                 /*
1068                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1069                  * iface name
1070                  */
1071                 tap_addr = 0;
1072                 ifbridge = tok;
1073
1074                 /*
1075                  * If there is next token, then it must be pseudo
1076                  * netif's address
1077                  */
1078                 next_netif_addr = 1;
1079         }
1080
1081         netmask = netif_addr = 0;
1082
1083         tok = strtok(NULL, ":/");
1084         if (tok == NULL)
1085                 goto back;
1086
1087         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1088                 if (next_netif_addr) {
1089                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1090                         return -1;
1091                 }
1092                 netif_addr = 0;
1093
1094                 /*
1095                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1096                  */
1097                 masklen_str = tok;
1098         } else {
1099                 /*
1100                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1101                  * it must be netmask len
1102                  */
1103                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1104         }
1105
1106         /* Calculate netmask */
1107         if (masklen_str != NULL) {
1108                 u_long masklen;
1109
1110                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1111                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1112                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1113                                         & 0xffffffff);
1114                 } else {
1115                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1116                         return -1;
1117                 }
1118         }
1119
1120         /* Make sure there is no more token left */
1121         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1122                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1123                 return -1;
1124         }
1125
1126 back:
1127         if (tap_unit < 0) {
1128                 /* Do nothing */
1129         } else if (ifbridge == NULL) {
1130                 /* Set tap(4) address/netmask */
1131                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1132                         return -1;
1133         } else {
1134                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1135                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1136                         return -1;
1137         }
1138
1139         *addr = netif_addr;
1140         *mask = netmask;
1141         return 0;
1142 }
1143
1144 /*
1145  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1146  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1147  * in NetifInfo[].
1148  */
1149 static
1150 void
1151 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1152 {
1153         int i, s;
1154
1155         if (netifExpNum == 0)
1156                 return;
1157
1158         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1159         if (s < 0)
1160                 return;
1161
1162         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1163                 struct vknetif_info *info;
1164                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1165                 int tap_fd, tap_unit;
1166                 char *netif;
1167
1168                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1169                 if (netif == NULL) {
1170                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1171                         continue;
1172                 }
1173
1174                 /*
1175                  * Open tap(4) device file and bring up the
1176                  * corresponding interface
1177                  */
1178                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1179                 if (tap_fd < 0)
1180                         continue;
1181
1182                 /*
1183                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1184                  * for pseudo netif
1185                  *
1186                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1187                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1188                  */
1189                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1190                         /*
1191                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1192                          *     down the corresponding interface
1193                          */
1194                         close(tap_fd);
1195                         continue;
1196                 }
1197
1198                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1199                 info->tap_fd = tap_fd;
1200                 info->tap_unit = tap_unit;
1201                 info->netif_addr = netif_addr;
1202                 info->netif_mask = netif_mask;
1203
1204                 NetifNum++;
1205                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1206                         break;
1207         }
1208         close(s);
1209 }
1210
1211 static
1212 void
1213 writepid( void )
1214 {
1215         pid_t self;
1216         FILE *fp;
1217
1218         if (pid_file != NULL) {
1219                 self = getpid();
1220                 fp = fopen(pid_file, "w");
1221
1222                 if (fp != NULL) {
1223                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1224                         fclose(fp);
1225                 }
1226                 else {
1227                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1228                 }
1229         }
1230 }
1231
1232 static
1233 void
1234 cleanpid( void )
1235 {
1236         if (pid_file != NULL) {
1237                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1238                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1239         }
1240 }
1241
1242 static
1243 void
1244 usage(const char *ctl, ...)
1245 {
1246         va_list va;
1247
1248         va_start(va, ctl);
1249         vfprintf(stderr, ctl, va);
1250         va_end(va);
1251         fprintf(stderr, "\n");
1252         exit(1);
1253 }
1254
1255 void
1256 cpu_reset(void)
1257 {
1258         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1259         closefrom(3);
1260         cleanpid();
1261         execv(save_av[0], save_av);
1262 }
1263
1264 void
1265 cpu_halt(void)
1266 {
1267         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1268         cleanpid();
1269         exit(0);
1270 }
1271
1272 void
1273 setrealcpu(void)
1274 {
1275         switch(lwp_cpu_lock) {
1276         case LCL_PER_CPU:
1277                 if (bootverbose)
1278                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1279                                 mycpuid, next_cpu);
1280                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1281                 next_cpu++;
1282                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1283                         next_cpu = 0;
1284                 break;
1285         case LCL_SINGLE_CPU:
1286                 if (bootverbose)
1287                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1288                                 mycpuid, next_cpu);
1289                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1290                 break;
1291         default:
1292                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1293                 break;
1294         }
1295 }
1296