vkernel - Add usage()
[dragonfly.git] / 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 <stdbool.h>
74 #include <unistd.h>
75 #include <fcntl.h>
76 #include <string.h>
77 #include <err.h>
78 #include <errno.h>
79 #include <assert.h>
80 #include <sysexits.h>
81
82 vm_paddr_t phys_avail[16];
83 vm_paddr_t Maxmem;
84 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
85 int physmem;
86 int MemImageFd = -1;
87 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
88 int DiskNum;
89 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
90 int NetifNum;
91 char *pid_file;
92 vm_offset_t KvaStart;
93 vm_offset_t KvaEnd;
94 vm_offset_t KvaSize;
95 vm_offset_t virtual_start;
96 vm_offset_t virtual_end;
97 vm_offset_t virtual2_start;
98 vm_offset_t virtual2_end;
99 vm_offset_t kernel_vm_end;
100 vm_offset_t crashdumpmap;
101 vm_offset_t clean_sva;
102 vm_offset_t clean_eva;
103 struct msgbuf *msgbufp;
104 caddr_t ptvmmap;
105 vpte_t  *KernelPTD;
106 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
107 u_int cpu_feature;      /* XXX */
108 int tsc_present;
109 int64_t tsc_frequency;
110 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
111 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
112 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
113 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
114
115 int via_feature_xcrypt = 0;     /* XXX */
116 int via_feature_rng = 0;        /* XXX */
117
118 struct privatespace *CPU_prvspace;
119
120 static struct trapframe proc0_tf;
121 static void *proc0paddr;
122
123 static void init_sys_memory(char *imageFile);
124 static void init_kern_memory(void);
125 static void init_globaldata(void);
126 static void init_vkernel(void);
127 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type); 
128 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
129 static void writepid(void);
130 static void cleanpid(void);
131 static int unix_connect(const char *path);
132 static void usage_err(const char *ctl, ...);
133 static void usage_help(_Bool);
134
135 static int save_ac;
136 static char **save_av;
137
138 /*
139  * Kernel startup for virtual kernels - standard main() 
140  */
141 int
142 main(int ac, char **av)
143 {
144         char *memImageFile = NULL;
145         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
146         char *diskFile[VKDISK_MAX];
147         char *cdFile[VKDISK_MAX];
148         char *suffix;
149         char *endp;
150         int netifFileNum = 0;
151         int diskFileNum = 0;
152         int cdFileNum = 0;
153         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
154         int c;
155         int i;
156         int j;
157         int n;
158         int isq;
159         int real_vkernel_enable;
160         int supports_sse;
161         size_t vsize;
162         
163         save_ac = ac;
164         save_av = av;
165
166         /*
167          * Process options
168          */
169         kernel_mem_readonly = 1;
170 #ifdef SMP
171         optcpus = 2;
172 #endif
173         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
174
175         real_vkernel_enable = 0;
176         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
177         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
178         
179         if (real_vkernel_enable == 0) {
180                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
181                         "to 1 to execute a vkernel!");
182         }
183
184         real_ncpus = 1;
185         vsize = sizeof(real_ncpus);
186         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
187
188         if (ac < 2)
189                 usage_help(false);
190
191         while ((c = getopt(ac, av, "c:hsvl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
192                 switch(c) {
193                 case 'e':
194                         /*
195                          * name=value:name=value:name=value...
196                          * name="value"...
197                          *
198                          * Allow values to be quoted but note that shells
199                          * may remove the quotes, so using this feature
200                          * to embed colons may require a backslash.
201                          */
202                         n = strlen(optarg);
203                         isq = 0;
204                         kern_envp = malloc(n + 2);
205                         for (i = j = 0; i < n; ++i) {
206                                 if (optarg[i] == '"')
207                                         isq ^= 1;
208                                 else if (optarg[i] == '\'')
209                                         isq ^= 2;
210                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
211                                         kern_envp[j++] = 0;
212                                 else
213                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
214                         }
215                         kern_envp[j++] = 0;
216                         kern_envp[j++] = 0;
217                         break;
218                 case 's':
219                         boothowto |= RB_SINGLE;
220                         break;
221                 case 'v':
222                         bootverbose = 1;
223                         break;
224                 case 'i':
225                         memImageFile = optarg;
226                         break;
227                 case 'I':
228                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
229                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
230                         break;
231                 case 'r':
232                         if (bootOnDisk < 0)
233                                 bootOnDisk = 1;
234                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
235                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
236                         break;
237                 case 'c':
238                         if (bootOnDisk < 0)
239                                 bootOnDisk = 0;
240                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
241                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
242                         break;
243                 case 'm':
244                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
245                         if (suffix) {
246                                 switch(*suffix) {
247                                 case 'g':
248                                 case 'G':
249                                         Maxmem_bytes <<= 30;
250                                         break;
251                                 case 'm':
252                                 case 'M':
253                                         Maxmem_bytes <<= 20;
254                                         break;
255                                 case 'k':
256                                 case 'K':
257                                         Maxmem_bytes <<= 10;
258                                         break;
259                                 default:
260                                         Maxmem_bytes = 0;
261                                         usage_err("Bad maxmem option");
262                                         /* NOT REACHED */
263                                         break;
264                                 }
265                         }
266                         break;
267                 case 'l':
268                         next_cpu = -1;
269                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
270                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
271                                 if (optarg[3] == ',') {
272                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
273                                         if (*endp != '\0')
274                                                 usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
275                                 } else {
276                                         next_cpu = 0;
277                                 }
278                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
279                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
280                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
281                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
282                         } else {
283                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
284                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
285                                 if (*endp != '\0')
286                                         usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
287                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
288                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
289                         }
290                         break;
291                 case 'n':
292                         /*
293                          * This value is set up by mp_start(), don't just
294                          * set ncpus here.
295                          */
296 #ifdef SMP
297                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
298                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
299                                 usage_err("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
300 #else
301                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
302                                 usage_err("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
303                         }
304 #endif
305                         
306                         break;
307                 case 'p':
308                         pid_file = optarg;      
309                         break;
310                 case 'U':
311                         kernel_mem_readonly = 0;
312                         break;
313                 case 'h':
314                         usage_help(true);
315                         break;
316                 case '?':
317                 default:
318                         usage_help(false);
319                 }
320         }
321
322         writepid();
323         cpu_disable_intr();
324         init_sys_memory(memImageFile);
325         init_kern_memory();
326         init_globaldata();
327         init_vkernel();
328         setrealcpu();
329         init_kqueue();
330
331         /*
332          * Check TSC
333          */
334         vsize = sizeof(tsc_present);
335         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
336         vsize = sizeof(tsc_frequency);
337         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
338         if (tsc_present)
339                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
340
341         /*
342          * Check SSE
343          */
344         vsize = sizeof(supports_sse);
345         supports_sse = 0;
346         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
347         init_fpu(supports_sse);
348         if (supports_sse)
349                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
350
351         /*
352          * We boot from the first installed disk.
353          */
354         if (bootOnDisk == 1) {
355                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
356                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
357         } else {
358                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
359                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
360         }
361         init_netif(netifFile, netifFileNum);
362         init_exceptions();
363         mi_startup();
364         /* NOT REACHED */
365         exit(EX_SOFTWARE);
366 }
367
368 /*
369  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
370  */
371 static
372 void
373 init_sys_memory(char *imageFile)
374 {
375         struct stat st;
376         int i;
377         int fd;
378
379         /*
380          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
381          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
382          */
383
384         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
385                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
386         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) && 
387             Maxmem_bytes == 0) {
388                 err(1, "Cannot create new memory file %s unless "
389                        "system memory size is specified with -m",
390                        imageFile);
391                 /* NOT REACHED */
392         }
393
394         /*
395          * Maxmem must be known at this time
396          */
397         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
398                 err(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
399                        "multiples of %dMB only",
400                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
401                 /* NOT REACHED */
402         }
403
404         /*
405          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
406          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
407          * to use the same image file.
408          */
409         if (imageFile == NULL) {
410                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
411                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
412                         fd = open(imageFile, 
413                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
414                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
415                                 free(imageFile);
416                                 continue;
417                         }
418                         break;
419                 }
420         } else {
421                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
422         }
423         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
424         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
425                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
426                 /* NOT REACHED */
427         }
428
429         /*
430          * Truncate or extend the file as necessary.  Clean out the contents
431          * of the file, we want it to be full of holes so we don't waste
432          * time reading in data from an old file that we no longer care
433          * about.
434          */
435         ftruncate(fd, 0);
436         ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
437
438         MemImageFd = fd;
439         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
440         physmem = Maxmem;
441 }
442
443 /*
444  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
445  * MAP_VPAGETABLE
446  */
447
448 static
449 void
450 init_kern_memory(void)
451 {
452         void *base;
453         void *try;
454         char *zero;
455         char dummy;
456         char *topofstack = &dummy;
457         vpte_t pte;
458         int i;
459
460         /*
461          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
462          * kernel image itself is not made part of this memory for the
463          * moment.
464          *
465          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
466          * offset KernelPTD.
467          *
468          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
469          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
470          * Try a number of different locations.
471          */
472         try = (void *)0x40000000;
473         base = NULL;
474         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
475                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
476                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
477                             MemImageFd, 0);
478                 if (base == try)
479                         break;
480                 if (base != MAP_FAILED)
481                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
482                 try = (char *)try + 0x10000000;
483         }
484         if (base != try) {
485                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
486                 /* NOT REACHED */
487         }
488         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
489         KvaStart = (vm_offset_t)base;
490         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
491         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
492
493         /* cannot use kprintf yet */
494         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
495
496         /*
497          * Create a top-level page table self-mapping itself. 
498          *
499          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
500          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
501          */
502         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
503         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
504                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
505                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
506         }
507
508         /*
509          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
510          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
511          * at the base so we go one more loop then normal.
512          */
513         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
514         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
515                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
516                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
517         }
518
519         /*
520          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
521          * file.  This is approximately a megabyte.
522          */
523         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
524         zero = malloc(PAGE_SIZE);
525         bzero(zero, PAGE_SIZE);
526         while (i) {
527                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
528                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
529         }
530         free(zero);
531
532         /*
533          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
534          * for easy kernel page table manipulation.
535          *
536          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
537          */
538         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
539                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
540         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
541         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
542         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
543
544         /*
545          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
546          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
547          */
548         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
549                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
550         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
551         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
552
553         /*
554          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
555          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
556          */
557         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
558                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
559         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
560         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
561
562         /*
563          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some 
564          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
565          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
566          * don't need to create any new page table pages.
567          */
568         kernel_vm_end = virtual_start;
569
570         /*
571          * Allocate space for process 0's UAREA.
572          */
573         proc0paddr = (void *)virtual_start;
574         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
575                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
576                 virtual_start += PAGE_SIZE;
577                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
578         }
579
580         /*
581          * crashdumpmap
582          */
583         crashdumpmap = virtual_start;
584         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
585
586         /*
587          * msgbufp maps the system message buffer
588          */
589         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
590         msgbufp = (void *)virtual_start;
591         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
592                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
593                 virtual_start += PAGE_SIZE;
594                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
595         }
596         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
597
598         /*
599          * used by kern_memio for /dev/mem access
600          */
601         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
602         virtual_start += PAGE_SIZE;
603
604         /*
605          * Bootstrap the kernel_pmap
606          */
607         pmap_bootstrap();
608 }
609
610 /*
611  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
612  * virtual_start and phys_avail[0]
613  */
614 static
615 void
616 init_globaldata(void)
617 {
618         int i;
619         vm_paddr_t pa;
620         vm_offset_t va;
621
622         /*
623          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
624          * amount of KVA since the privatespace structure includes two 
625          * whole page table mappings.
626          */
627         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
628         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
629         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
630
631         /*
632          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
633          * portion of the space and the idle stack and map the pages
634          * into KVA.  For cpu #0 only.
635          */
636         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
637                 pa = phys_avail[0];
638                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
639                 pmap_kenter_quick(va, pa);
640                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
641         }
642         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
643                 pa = phys_avail[0];
644                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
645                 pmap_kenter_quick(va, pa);
646                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
647         }
648
649         /*
650          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
651          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
652          */
653         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
654 }
655
656 /*
657  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
658  */
659 static
660 void
661 init_vkernel(void)
662 {
663         struct mdglobaldata *gd;
664
665         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
666         bzero(gd, sizeof(*gd));
667
668         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
669         thread0.td_gd = &gd->mi;
670         ncpus = 1;
671         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
672         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
673         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
674         init_param1();
675         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
676         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
677         cpu_gdinit(gd, 0);
678         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
679         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
680
681         /*init_locks();*/
682         cninit();
683         rand_initialize();
684 #if 0   /* #ifdef DDB */
685         kdb_init();
686         if (boothowto & RB_KDB)
687                 Debugger("Boot flags requested debugger");
688 #endif
689         identcpu();
690 #if 0
691         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
692 #endif
693         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
694
695 #if 0
696         /*
697          * Map the message buffer
698          */
699         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
700                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
701         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
702 #endif
703 #if 0
704         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
705         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
706 #endif
707 }
708
709 /*
710  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.  
711  * If specified they each should point to a disk image, 
712  * the first of which will become the root disk.
713  *
714  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
715  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
716  * O_DIRECT to remove the duplication.
717  */
718 static
719 void
720 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
721 {
722         int i;  
723
724         if (diskFileNum == 0)
725                 return;
726
727         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
728                 char *fname;
729                 fname = diskExp[i];
730
731                 if (fname == NULL) {
732                         warnx("Invalid argument to '-r'");
733                         continue;
734                 }
735
736                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
737                         struct stat st; 
738                         struct vkdisk_info* info = NULL;
739                         int fd;
740                         size_t l = 0;
741
742                         if (type == VKD_DISK)
743                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT, 0644);
744                         else
745                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
746                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
747                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
748                                 /* NOT REACHED */
749                         }
750                         if (S_ISREG(st.st_mode)) {
751                                 if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
752                                         errx(1, "Disk image %s is already "
753                                                 "in use\n", fname);
754                                         /* NOT REACHED */
755                                 }
756                         }
757
758                         info = &DiskInfo[DiskNum];
759                         l = strlen(fname);
760
761                         info->unit = i;
762                         info->fd = fd;
763                         info->type = type;
764                         memcpy(info->fname, fname, l);
765
766                         if (DiskNum == 0) {
767                                 if (type == VKD_CD) {
768                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
769                                 } else if (type == VKD_DISK) {
770                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
771                                     rootdevnames[1] = "ufs:vkd0s1a";
772                                 }
773                         }
774
775                         DiskNum++;
776                 } else {
777                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
778                         continue;
779                 }
780         }
781 }
782
783 static
784 int
785 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
786 {
787         struct ifreq ifr;
788         int flags;
789
790         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
791
792         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
793         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
794                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
795                 return -1;
796         }
797
798         /*
799          * Adjust if_flags
800          *
801          * If the flags are already set/cleared, then we return
802          * immediately to avoid extra syscalls
803          */
804         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
805         if (f < 0) {
806                 /* Turn off flags */
807                 f = -f;
808                 if ((flags & f) == 0)
809                         return 0;
810                 flags &= ~f;
811         } else {
812                 /* Turn on flags */
813                 if (flags & f)
814                         return 0;
815                 flags |= f;
816         }
817
818         /*
819          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
820          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
821          */
822         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
823
824         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
825         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
826         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
827                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
828                 return -1;
829         }
830         return 0;
831 }
832
833 static
834 int
835 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
836 {
837         struct ifaliasreq ifra;
838         struct sockaddr_in *in;
839
840         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
841         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
842
843         /* Setup address */
844         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
845         in->sin_family = AF_INET;
846         in->sin_len = sizeof(*in);
847         in->sin_addr.s_addr = addr;
848
849         if (mask != 0) {
850                 /* Setup netmask */
851                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
852                 in->sin_len = sizeof(*in);
853                 in->sin_addr.s_addr = mask;
854         }
855
856         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
857                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
858                 return -1;
859         }
860         return 0;
861 }
862
863 static
864 int
865 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
866 {
867         struct ifbreq ifbr;
868         struct ifdrv ifd;
869
870         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
871         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
872                  "tap%d", tap_unit);
873
874         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
875         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
876         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
877         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
878         ifd.ifd_data = &ifbr;
879
880         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
881                 /*
882                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
883                  * a member of the bridge(4)
884                  */
885                 if (errno != EEXIST) {
886                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
887                         return -1;
888                 }
889         }
890         return 0;
891 }
892
893 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
894
895 /*
896  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
897  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
898  * tap(4) interface.
899  *
900  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
901  */
902 static
903 int
904 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
905 {
906         char tap_dev[MAXPATHLEN];
907         int tap_fd, failed;
908         struct stat st;
909         char *dname;
910
911         *tap_unit = -1;
912
913         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
914                 /*
915                  * Find first unused tap(4) device file
916                  */
917                 tap_fd = open("/dev/tap", TAPDEV_OFLAGS);
918                 if (tap_fd < 0) {
919                         warnc(errno, "Unable to find a free tap(4)");
920                         return -1;
921                 }
922         } else {
923                 /*
924                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
925                  */
926                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
927                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
928                 else
929                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
930
931                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
932
933                 /*
934                  * If we cannot open normally try to connect to it.
935                  */
936                 if (tap_fd < 0)
937                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
938
939                 if (tap_fd < 0) {
940                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
941                         return -1;
942                 }
943         }
944
945         /*
946          * Check whether the device file is a tap(4)
947          */
948         if (fstat(tap_fd, &st) < 0) {
949                 failed = 1;
950         } else if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
951                 dname = fdevname(tap_fd);
952                 if (dname)
953                         dname = strstr(dname, "tap");
954                 if (dname) {
955                         /*
956                          * Bring up the corresponding tap(4) interface
957                          */
958                         *tap_unit = strtol(dname + 3, NULL, 10);
959                         printf("TAP UNIT %d\n", *tap_unit);
960                         if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
961                                 failed = 0;
962                         else
963                                 failed = 1;
964                 } else {
965                         failed = 1;
966                 }
967         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
968                 /*
969                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
970                  * do not have to do anything.
971                  */
972                 failed = 0;
973         } else {
974                 failed = 1;
975         }
976
977         if (failed) {
978                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
979                 close(tap_fd);
980                 tap_fd = -1;
981                 *tap_unit = -1;
982         }
983         return tap_fd;
984 }
985
986 static int
987 unix_connect(const char *path)
988 {
989         struct sockaddr_un sunx;
990         int len;
991         int net_fd;
992         int sndbuf = 262144;
993         struct stat st;
994
995         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
996         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
997         ++len;  /* include nul */
998         sunx.sun_family = AF_UNIX;
999         sunx.sun_len = len;
1000
1001         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
1002         if (net_fd < 0)
1003                 return(-1);
1004         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
1005                 close(net_fd);
1006                 return(-1);
1007         }
1008         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
1009         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
1010                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
1011         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
1012         return(net_fd);
1013 }
1014
1015 #undef TAPDEV_MAJOR
1016 #undef TAPDEV_MINOR
1017 #undef TAPDEV_OFLAGS
1018
1019 /*
1020  * Following syntax is supported,
1021  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1022  *
1023  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1024  *                        tap(4)'s netmask len is z
1025  *
1026  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1027  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1028  *
1029  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1030  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1031  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1032  *
1033  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1034  *
1035  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1036  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1037  *
1038  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1039  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1040  *                        pseudo netif's netmask len is z
1041  */
1042 static
1043 int
1044 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1045 {
1046         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1047         int next_netif_addr;
1048         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1049
1050         *addr = 0;
1051         *mask = 0;
1052
1053         tok = strtok(NULL, ":/");
1054         if (tok == NULL) {
1055                 /*
1056                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1057                  */
1058                 return 0;
1059         }
1060
1061         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1062                 /*
1063                  * tap(4)'s address is supplied
1064                  */
1065                 ifbridge = NULL;
1066
1067                 /*
1068                  * If there is next token, then it may be pseudo
1069                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1070                  */
1071                 next_netif_addr = 0;
1072         } else {
1073                 /*
1074                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1075                  * iface name
1076                  */
1077                 tap_addr = 0;
1078                 ifbridge = tok;
1079
1080                 /*
1081                  * If there is next token, then it must be pseudo
1082                  * netif's address
1083                  */
1084                 next_netif_addr = 1;
1085         }
1086
1087         netmask = netif_addr = 0;
1088
1089         tok = strtok(NULL, ":/");
1090         if (tok == NULL)
1091                 goto back;
1092
1093         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1094                 if (next_netif_addr) {
1095                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1096                         return -1;
1097                 }
1098                 netif_addr = 0;
1099
1100                 /*
1101                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1102                  */
1103                 masklen_str = tok;
1104         } else {
1105                 /*
1106                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1107                  * it must be netmask len
1108                  */
1109                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1110         }
1111
1112         /* Calculate netmask */
1113         if (masklen_str != NULL) {
1114                 u_long masklen;
1115
1116                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1117                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1118                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1119                                         & 0xffffffff);
1120                 } else {
1121                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1122                         return -1;
1123                 }
1124         }
1125
1126         /* Make sure there is no more token left */
1127         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1128                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1129                 return -1;
1130         }
1131
1132 back:
1133         if (tap_unit < 0) {
1134                 /* Do nothing */
1135         } else if (ifbridge == NULL) {
1136                 /* Set tap(4) address/netmask */
1137                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1138                         return -1;
1139         } else {
1140                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1141                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1142                         return -1;
1143         }
1144
1145         *addr = netif_addr;
1146         *mask = netmask;
1147         return 0;
1148 }
1149
1150 /*
1151  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1152  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1153  * in NetifInfo[].
1154  */
1155 static
1156 void
1157 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1158 {
1159         int i, s;
1160
1161         if (netifExpNum == 0)
1162                 return;
1163
1164         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1165         if (s < 0)
1166                 return;
1167
1168         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1169                 struct vknetif_info *info;
1170                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1171                 int tap_fd, tap_unit;
1172                 char *netif;
1173
1174                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1175                 if (netif == NULL) {
1176                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1177                         continue;
1178                 }
1179
1180                 /*
1181                  * Open tap(4) device file and bring up the
1182                  * corresponding interface
1183                  */
1184                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1185                 if (tap_fd < 0)
1186                         continue;
1187
1188                 /*
1189                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1190                  * for pseudo netif
1191                  *
1192                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1193                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1194                  */
1195                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1196                         /*
1197                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1198                          *     down the corresponding interface
1199                          */
1200                         close(tap_fd);
1201                         continue;
1202                 }
1203
1204                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1205                 info->tap_fd = tap_fd;
1206                 info->tap_unit = tap_unit;
1207                 info->netif_addr = netif_addr;
1208                 info->netif_mask = netif_mask;
1209
1210                 NetifNum++;
1211                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1212                         break;
1213         }
1214         close(s);
1215 }
1216
1217 static
1218 void
1219 writepid( void )
1220 {
1221         pid_t self;
1222         FILE *fp;
1223
1224         if (pid_file != NULL) {
1225                 self = getpid();
1226                 fp = fopen(pid_file, "w");
1227
1228                 if (fp != NULL) {
1229                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1230                         fclose(fp);
1231                 }
1232                 else {
1233                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1234                 }
1235         }
1236 }
1237
1238 static
1239 void
1240 cleanpid( void ) 
1241 {
1242         if (pid_file != NULL) {
1243                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1244                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1245         }
1246 }
1247
1248 static
1249 void
1250 usage_err(const char *ctl, ...)
1251 {
1252         va_list va;
1253
1254         va_start(va, ctl);
1255         vfprintf(stderr, ctl, va);
1256         va_end(va);
1257         fprintf(stderr, "\n");
1258         exit(EX_USAGE);
1259 }
1260
1261 static
1262 void
1263 usage_help(_Bool help)
1264 {
1265         fprintf(stderr, "Usage: %s [-hsUv] [-c file] [-e name=value:name=value:...]\n"
1266             "\t[-i file] [-I interface[:address1[:address2][/netmask]]] [-l cpulock]\n"
1267             "\t[-m size] [-n numcpus] [-p file] [-r file]\n", save_av[0]);
1268
1269         if (help)
1270                 fprintf(stderr, "\nArguments:\n"
1271                     "\t-c\tSpecify a readonly CD-ROM image file to be used by the kernel.\n"
1272                     "\t-e\tSpecify an environment to be used by the kernel.\n"
1273                     "\t-h\tThis list of options.\n"
1274                     "\t-i\tSpecify a memory image file to be used by the virtual kernel.\n"
1275                     "\t-I\tCreate a virtual network device.\n"
1276                     "\t-l\tSpecify which, if any, real CPUs to lock virtual CPUs to.\n"
1277                     "\t-m\tSpecify the amount of memory to be used by the kernel in bytes.\n"
1278                     "\t-n\tSpecify the number of CPUs you wish to emulate.\n"
1279                     "\t-p\tSpecify a file in which to store the process ID.\n"
1280                     "\t-r\tSpecify a R/W disk image file to be used by the kernel.\n"
1281                     "\t-s\tBoot into single-user mode.\n"
1282                     "\t-U\tEnable writing to kernel memory and module loading.\n"
1283                     "\t-v\tTurn on verbose booting.\n");
1284
1285         exit(EX_USAGE);
1286 }
1287
1288 void
1289 cpu_reset(void)
1290 {
1291         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1292         closefrom(3);
1293         cleanpid();
1294         execv(save_av[0], save_av);
1295 }
1296
1297 void
1298 cpu_halt(void)
1299 {
1300         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1301         cleanpid();
1302         exit(EX_OK);
1303 }
1304
1305 void
1306 setrealcpu(void)
1307 {
1308         switch(lwp_cpu_lock) {
1309         case LCL_PER_CPU:
1310                 if (bootverbose)
1311                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1312                                 mycpuid, next_cpu);
1313                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1314                 next_cpu++;
1315                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1316                         next_cpu = 0;
1317                 break;
1318         case LCL_SINGLE_CPU:
1319                 if (bootverbose)
1320                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1321                                 mycpuid, next_cpu);
1322                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1323                 break;
1324         default:
1325                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1326                 break;
1327         }
1328 }
1329