Merge branch 'vendor/OPENSSL'
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / 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
35 #include <sys/types.h>
36 #include <sys/systm.h>
37 #include <sys/kernel.h>
38 #include <sys/stat.h>
39 #include <sys/mman.h>
40 #include <sys/cons.h>
41 #include <sys/random.h>
42 #include <sys/vkernel.h>
43 #include <sys/tls.h>
44 #include <sys/reboot.h>
45 #include <sys/proc.h>
46 #include <sys/msgbuf.h>
47 #include <sys/vmspace.h>
48 #include <sys/socket.h>
49 #include <sys/sockio.h>
50 #include <sys/sysctl.h>
51 #include <sys/un.h>
52 #include <vm/vm_page.h>
53 #include <vm/vm_map.h>
54 #include <sys/mplock2.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 long 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 void *dmap_min_address;
108 u_int cpu_feature;      /* XXX */
109 int tsc_present;
110 int64_t tsc_frequency;
111 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
112 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
113 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
114 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
115
116 struct privatespace *CPU_prvspace;
117
118 static struct trapframe proc0_tf;
119 static void *proc0paddr;
120
121 static void init_sys_memory(char *imageFile);
122 static void init_kern_memory(void);
123 static void init_globaldata(void);
124 static void init_vkernel(void);
125 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type);
126 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
127 static void writepid(void);
128 static void cleanpid(void);
129 static int unix_connect(const char *path);
130 static void usage_err(const char *ctl, ...);
131 static void usage_help(_Bool);
132
133 static int save_ac;
134 static char **save_av;
135
136 /*
137  * Kernel startup for virtual kernels - standard main()
138  */
139 int
140 main(int ac, char **av)
141 {
142         char *memImageFile = NULL;
143         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
144         char *diskFile[VKDISK_MAX];
145         char *cdFile[VKDISK_MAX];
146         char *suffix;
147         char *endp;
148         char *tmp;
149         int netifFileNum = 0;
150         int diskFileNum = 0;
151         int cdFileNum = 0;
152         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
153         int c;
154         int i;
155         int j;
156         int n;
157         int isq;
158         int pos;
159         int eflag;
160         int real_vkernel_enable;
161         int supports_sse;
162         size_t vsize;
163         size_t kenv_size;
164         size_t kenv_size2;
165
166         save_ac = ac;
167         save_av = av;
168         eflag = 0;
169         pos = 0;
170         kenv_size = 0;
171
172         /*
173          * Process options
174          */
175         kernel_mem_readonly = 1;
176 #ifdef SMP
177         optcpus = 2;
178 #endif
179         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
180
181         real_vkernel_enable = 0;
182         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
183         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
184
185         if (real_vkernel_enable == 0) {
186                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
187                         "to 1 to execute a vkernel!");
188         }
189
190         real_ncpus = 1;
191         vsize = sizeof(real_ncpus);
192         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
193
194         if (ac < 2)
195                 usage_help(false);
196
197         while ((c = getopt(ac, av, "c:hsvl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
198                 switch(c) {
199                 case 'e':
200                         /*
201                          * name=value:name=value:name=value...
202                          * name="value"...
203                          *
204                          * Allow values to be quoted but note that shells
205                          * may remove the quotes, so using this feature
206                          * to embed colons may require a backslash.
207                          */
208                         n = strlen(optarg);
209                         isq = 0;
210
211                         if (eflag == 0) {
212                                 kenv_size = n + 2;
213                                 kern_envp = malloc(kenv_size);
214                                 if (kern_envp == NULL)
215                                         errx(1, "Couldn't allocate %zd bytes for kern_envp", kenv_size);
216                         } else {
217                                 kenv_size2 = kenv_size + n + 1;
218                                 pos = kenv_size - 1;
219                                 if ((tmp = realloc(kern_envp, kenv_size2)) == NULL)
220                                         errx(1, "Couldn't reallocate %zd bytes for kern_envp", kenv_size2);
221                                 kern_envp = tmp;
222                                 kenv_size = kenv_size2;
223                         }
224
225                         for (i = 0, j = pos; i < n; ++i) {
226                                 if (optarg[i] == '"')
227                                         isq ^= 1;
228                                 else if (optarg[i] == '\'')
229                                         isq ^= 2;
230                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
231                                         kern_envp[j++] = 0;
232                                 else
233                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
234                         }
235                         kern_envp[j++] = 0;
236                         kern_envp[j++] = 0;
237                         eflag++;
238                         break;
239                 case 's':
240                         boothowto |= RB_SINGLE;
241                         break;
242                 case 'v':
243                         bootverbose = 1;
244                         break;
245                 case 'i':
246                         memImageFile = optarg;
247                         break;
248                 case 'I':
249                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
250                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
251                         break;
252                 case 'r':
253                         if (bootOnDisk < 0)
254                                 bootOnDisk = 1;
255                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
256                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
257                         break;
258                 case 'c':
259                         if (bootOnDisk < 0)
260                                 bootOnDisk = 0;
261                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
262                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
263                         break;
264                 case 'm':
265                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
266                         if (suffix) {
267                                 switch(*suffix) {
268                                 case 'g':
269                                 case 'G':
270                                         Maxmem_bytes <<= 30;
271                                         break;
272                                 case 'm':
273                                 case 'M':
274                                         Maxmem_bytes <<= 20;
275                                         break;
276                                 case 'k':
277                                 case 'K':
278                                         Maxmem_bytes <<= 10;
279                                         break;
280                                 default:
281                                         Maxmem_bytes = 0;
282                                         usage_err("Bad maxmem option");
283                                         /* NOT REACHED */
284                                         break;
285                                 }
286                         }
287                         break;
288                 case 'l':
289                         next_cpu = -1;
290                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
291                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
292                                 if (optarg[3] == ',') {
293                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
294                                         if (*endp != '\0')
295                                                 usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
296                                 } else {
297                                         next_cpu = 0;
298                                 }
299                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
300                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
301                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
302                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
303                         } else {
304                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
305                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
306                                 if (*endp != '\0')
307                                         usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
308                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
309                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
310                         }
311                         break;
312                 case 'n':
313                         /*
314                          * This value is set up by mp_start(), don't just
315                          * set ncpus here.
316                          */
317 #ifdef SMP
318                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
319                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
320                                 usage_err("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
321 #else
322                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
323                                 usage_err("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
324                         }
325 #endif
326
327                         break;
328                 case 'p':
329                         pid_file = optarg;
330                         break;
331                 case 'U':
332                         kernel_mem_readonly = 0;
333                         break;
334                 case 'h':
335                         usage_help(true);
336                         break;
337                 default:
338                         usage_help(false);
339                 }
340         }
341
342         writepid();
343         cpu_disable_intr();
344         init_sys_memory(memImageFile);
345         init_kern_memory();
346         init_globaldata();
347         init_vkernel();
348         setrealcpu();
349         init_kqueue();
350
351         /*
352          * Check TSC
353          */
354         vsize = sizeof(tsc_present);
355         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
356         vsize = sizeof(tsc_frequency);
357         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
358         if (tsc_present)
359                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
360
361         /*
362          * Check SSE
363          */
364         vsize = sizeof(supports_sse);
365         supports_sse = 0;
366         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
367         init_fpu(supports_sse);
368         if (supports_sse)
369                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
370
371         /*
372          * We boot from the first installed disk.
373          */
374         if (bootOnDisk == 1) {
375                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
376                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
377         } else {
378                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
379                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
380         }
381         init_netif(netifFile, netifFileNum);
382         init_exceptions();
383         mi_startup();
384         /* NOT REACHED */
385         exit(EX_SOFTWARE);
386 }
387
388 /*
389  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
390  */
391 static
392 void
393 init_sys_memory(char *imageFile)
394 {
395         struct stat st;
396         int i;
397         int fd;
398
399         /*
400          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
401          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
402          */
403         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
404                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
405         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) &&
406             Maxmem_bytes == 0) {
407                 errx(1, "Cannot create new memory file %s unless "
408                        "system memory size is specified with -m",
409                        imageFile);
410                 /* NOT REACHED */
411         }
412
413         /*
414          * Maxmem must be known at this time
415          */
416         if (Maxmem_bytes < 64 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
417                 errx(1, "Bad maxmem specification: 64MB minimum, "
418                        "multiples of %dMB only",
419                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
420                 /* NOT REACHED */
421         }
422
423         /*
424          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
425          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
426          * to use the same image file.
427          *
428          * Don't iterate through a million files if we do not have write
429          * access to the directory, stop if our open() failed on a
430          * non-existant file.  Otherwise opens can fail for any number
431          */
432         if (imageFile == NULL) {
433                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
434                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
435                         fd = open(imageFile,
436                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
437                         if (fd < 0 && stat(imageFile, &st) == 0) {
438                                 free(imageFile);
439                                 continue;
440                         }
441                         break;
442                 }
443         } else {
444                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
445         }
446         fprintf(stderr, "Using memory file: %s\n", imageFile);
447         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
448                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
449                 /* NOT REACHED */
450         }
451
452         /*
453          * Truncate or extend the file as necessary.  Clean out the contents
454          * of the file, we want it to be full of holes so we don't waste
455          * time reading in data from an old file that we no longer care
456          * about.
457          */
458         ftruncate(fd, 0);
459         ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
460
461         MemImageFd = fd;
462         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
463         physmem = Maxmem;
464 }
465
466 /*
467  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
468  * MAP_VPAGETABLE
469  */
470
471 static
472 void
473 init_kern_memory(void)
474 {
475         void *base;
476         void *try;
477         char dummy;
478         char *topofstack = &dummy;
479         int i;
480         void *firstfree;
481
482         /*
483          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
484          * kernel image itself is not made part of this memory for the
485          * moment.
486          *
487          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
488          * offset KernelPTD.
489          *
490          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
491          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
492          * Try a number of different locations.
493          */
494         try = (void *)(512UL << 30);
495         base = NULL;
496         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
497                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
498                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
499                             MemImageFd, (off_t)try);
500                 if (base == try)
501                         break;
502                 if (base != MAP_FAILED)
503                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
504                 try = (char *)try + (512UL << 30);
505         }
506         if (base != try) {
507                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
508                 /* NOT REACHED */
509         }
510         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
511         KvaStart = (vm_offset_t)base;
512         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
513         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
514
515         /* cannot use kprintf yet */
516         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
517
518         /* MAP_FILE? */
519         dmap_min_address = mmap(0, DMAP_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
520                                 MAP_NOCORE|MAP_NOSYNC|MAP_SHARED,
521                                 MemImageFd, 0);
522         if (dmap_min_address == MAP_FAILED) {
523                 err(1, "Unable to mmap() kernel DMAP region!");
524                 /* NOT REACHED */
525         }
526
527         firstfree = NULL;
528         pmap_bootstrap((vm_paddr_t *)&firstfree, (int64_t)base);
529
530         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
531                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
532
533         /*
534          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
535          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
536          */
537         phys_avail[0] = (vm_paddr_t)firstfree;
538         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
539         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
540
541 #if JGV
542         /*
543          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
544          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
545          */
546         virtual_start = KvaStart + (long)firstfree;
547         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
548         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
549 #endif
550
551         /*
552          * pmap_growkernel() will set the correct value.
553          */
554         kernel_vm_end = 0;
555
556         /*
557          * Allocate space for process 0's UAREA.
558          */
559         proc0paddr = (void *)virtual_start;
560         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
561                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
562                 virtual_start += PAGE_SIZE;
563                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
564         }
565
566         /*
567          * crashdumpmap
568          */
569         crashdumpmap = virtual_start;
570         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
571
572         /*
573          * msgbufp maps the system message buffer
574          */
575         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
576         msgbufp = (void *)virtual_start;
577         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
578                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
579                 virtual_start += PAGE_SIZE;
580                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
581         }
582         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
583
584         /*
585          * used by kern_memio for /dev/mem access
586          */
587         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
588         virtual_start += PAGE_SIZE;
589
590         /*
591          * Bootstrap the kernel_pmap
592          */
593 #if JGV
594         pmap_bootstrap();
595 #endif
596 }
597
598 /*
599  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
600  * virtual_start and phys_avail[0]
601  */
602 static
603 void
604 init_globaldata(void)
605 {
606         int i;
607         vm_paddr_t pa;
608         vm_offset_t va;
609
610         /*
611          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
612          * amount of KVA since the privatespace structure includes two
613          * whole page table mappings.
614          */
615         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
616         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
617         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
618
619         /*
620          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
621          * portion of the space and the idle stack and map the pages
622          * into KVA.  For cpu #0 only.
623          */
624         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
625                 pa = phys_avail[0];
626                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
627                 pmap_kenter_quick(va, pa);
628                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
629         }
630         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
631                 pa = phys_avail[0];
632                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
633                 pmap_kenter_quick(va, pa);
634                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
635         }
636
637         /*
638          * Setup the %gs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
639          * point.  Note that %fs is used by pthreads.
640          */
641         tls_set_gs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
642 }
643
644 /*
645  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
646  */
647 static
648 void
649 init_vkernel(void)
650 {
651         struct mdglobaldata *gd;
652
653         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
654         bzero(gd, sizeof(*gd));
655
656         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
657         thread0.td_gd = &gd->mi;
658         ncpus = 1;
659         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
660         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
661         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
662         init_param1();
663         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
664         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
665         cpu_gdinit(gd, 0);
666         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
667         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
668
669         /*init_locks();*/
670 #ifdef SMP
671         /*
672          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
673          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
674          */
675         cpu_get_initial_mplock();
676 #endif
677         cninit();
678         rand_initialize();
679 #if 0   /* #ifdef DDB */
680         kdb_init();
681         if (boothowto & RB_KDB)
682                 Debugger("Boot flags requested debugger");
683 #endif
684         identcpu();
685 #if 0
686         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
687 #endif
688         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
689
690 #if 0
691         /*
692          * Map the message buffer
693          */
694         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
695                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
696         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
697 #endif
698 #if 0
699         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
700         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
701 #endif
702 }
703
704 /*
705  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.
706  * If specified they each should point to a disk image,
707  * the first of which will become the root disk.
708  *
709  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
710  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
711  * O_DIRECT to remove the duplication.
712  */
713 static
714 void
715 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
716 {
717         int i;
718
719         if (diskFileNum == 0)
720                 return;
721
722         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
723                 char *fname;
724                 fname = diskExp[i];
725
726                 if (fname == NULL) {
727                         warnx("Invalid argument to '-r'");
728                         continue;
729                 }
730
731                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
732                         struct stat st;
733                         struct vkdisk_info* info = NULL;
734                         int fd;
735                         size_t l = 0;
736
737                         if (type == VKD_DISK)
738                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT, 0644);
739                         else
740                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
741                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
742                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
743                                 /* NOT REACHED */
744                         }
745                         if (S_ISREG(st.st_mode)) {
746                                 if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
747                                         errx(1, "Disk image %s is already "
748                                                 "in use\n", fname);
749                                         /* NOT REACHED */
750                                 }
751                         }
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                         else
958                                 failed = 1;
959                 } else {
960                         failed = 1;
961                 }
962         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
963                 /*
964                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
965                  * do not have to do anything.
966                  */
967                 failed = 0;
968         } else {
969                 failed = 1;
970         }
971
972         if (failed) {
973                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
974                 close(tap_fd);
975                 tap_fd = -1;
976                 *tap_unit = -1;
977         }
978         return tap_fd;
979 }
980
981 static int
982 unix_connect(const char *path)
983 {
984         struct sockaddr_un sunx;
985         int len;
986         int net_fd;
987         int sndbuf = 262144;
988         struct stat st;
989
990         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
991         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
992         ++len;  /* include nul */
993         sunx.sun_family = AF_UNIX;
994         sunx.sun_len = len;
995
996         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
997         if (net_fd < 0)
998                 return(-1);
999         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
1000                 close(net_fd);
1001                 return(-1);
1002         }
1003         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
1004         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
1005                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
1006         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
1007         return(net_fd);
1008 }
1009
1010 #undef TAPDEV_MAJOR
1011 #undef TAPDEV_MINOR
1012 #undef TAPDEV_OFLAGS
1013
1014 /*
1015  * Following syntax is supported,
1016  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1017  *
1018  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1019  *                        tap(4)'s netmask len is z
1020  *
1021  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1022  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1023  *
1024  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1025  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1026  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1027  *
1028  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1029  *
1030  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1031  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1032  *
1033  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1034  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1035  *                        pseudo netif's netmask len is z
1036  */
1037 static
1038 int
1039 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1040 {
1041         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1042         int next_netif_addr;
1043         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1044
1045         *addr = 0;
1046         *mask = 0;
1047
1048         tok = strtok(NULL, ":/");
1049         if (tok == NULL) {
1050                 /*
1051                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1052                  */
1053                 return 0;
1054         }
1055
1056         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1057                 /*
1058                  * tap(4)'s address is supplied
1059                  */
1060                 ifbridge = NULL;
1061
1062                 /*
1063                  * If there is next token, then it may be pseudo
1064                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1065                  */
1066                 next_netif_addr = 0;
1067         } else {
1068                 /*
1069                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1070                  * iface name
1071                  */
1072                 tap_addr = 0;
1073                 ifbridge = tok;
1074
1075                 /*
1076                  * If there is next token, then it must be pseudo
1077                  * netif's address
1078                  */
1079                 next_netif_addr = 1;
1080         }
1081
1082         netmask = netif_addr = 0;
1083
1084         tok = strtok(NULL, ":/");
1085         if (tok == NULL)
1086                 goto back;
1087
1088         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1089                 if (next_netif_addr) {
1090                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1091                         return -1;
1092                 }
1093                 netif_addr = 0;
1094
1095                 /*
1096                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1097                  */
1098                 masklen_str = tok;
1099         } else {
1100                 /*
1101                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1102                  * it must be netmask len
1103                  */
1104                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1105         }
1106
1107         /* Calculate netmask */
1108         if (masklen_str != NULL) {
1109                 u_long masklen;
1110
1111                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1112                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1113                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1114                                         & 0xffffffff);
1115                 } else {
1116                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1117                         return -1;
1118                 }
1119         }
1120
1121         /* Make sure there is no more token left */
1122         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1123                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1124                 return -1;
1125         }
1126
1127 back:
1128         if (tap_unit < 0) {
1129                 /* Do nothing */
1130         } else if (ifbridge == NULL) {
1131                 /* Set tap(4) address/netmask */
1132                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1133                         return -1;
1134         } else {
1135                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1136                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1137                         return -1;
1138         }
1139
1140         *addr = netif_addr;
1141         *mask = netmask;
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 /*
1146  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1147  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1148  * in NetifInfo[].
1149  */
1150 static
1151 void
1152 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1153 {
1154         int i, s;
1155
1156         if (netifExpNum == 0)
1157                 return;
1158
1159         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1160         if (s < 0)
1161                 return;
1162
1163         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1164                 struct vknetif_info *info;
1165                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1166                 int tap_fd, tap_unit;
1167                 char *netif;
1168
1169                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1170                 if (netif == NULL) {
1171                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1172                         continue;
1173                 }
1174
1175                 /*
1176                  * Open tap(4) device file and bring up the
1177                  * corresponding interface
1178                  */
1179                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1180                 if (tap_fd < 0)
1181                         continue;
1182
1183                 /*
1184                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1185                  * for pseudo netif
1186                  *
1187                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1188                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1189                  */
1190                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1191                         /*
1192                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1193                          *     down the corresponding interface
1194                          */
1195                         close(tap_fd);
1196                         continue;
1197                 }
1198
1199                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1200                 info->tap_fd = tap_fd;
1201                 info->tap_unit = tap_unit;
1202                 info->netif_addr = netif_addr;
1203                 info->netif_mask = netif_mask;
1204
1205                 NetifNum++;
1206                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1207                         break;
1208         }
1209         close(s);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Create the pid file and leave it open and locked while the vkernel is
1214  * running.  This allows a script to use /usr/bin/lockf to probe whether
1215  * a vkernel is still running (so as not to accidently kill an unrelated
1216  * process from a stale pid file).
1217  */
1218 static
1219 void
1220 writepid(void)
1221 {
1222         char buf[32];
1223         int fd;
1224
1225         if (pid_file != NULL) {
1226                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%ld\n", (long)getpid());
1227                 fd = open(pid_file, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0666);
1228                 if (fd < 0) {
1229                         if (errno == EWOULDBLOCK) {
1230                                 perror("Failed to lock pidfile, "
1231                                        "vkernel already running");
1232                         } else {
1233                                 perror("Failed to create pidfile");
1234                         }
1235                         exit(EX_SOFTWARE);
1236                 }
1237                 ftruncate(fd, 0);
1238                 write(fd, buf, strlen(buf));
1239                 /* leave the file open to maintain the lock */
1240         }
1241 }
1242
1243 static
1244 void
1245 cleanpid( void )
1246 {
1247         if (pid_file != NULL) {
1248                 if (unlink(pid_file) < 0)
1249                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1250         }
1251 }
1252
1253 static
1254 void
1255 usage_err(const char *ctl, ...)
1256 {
1257         va_list va;
1258
1259         va_start(va, ctl);
1260         vfprintf(stderr, ctl, va);
1261         va_end(va);
1262         fprintf(stderr, "\n");
1263         exit(EX_USAGE);
1264 }
1265
1266 static
1267 void
1268 usage_help(_Bool help)
1269 {
1270         fprintf(stderr, "Usage: %s [-hsUv] [-c file] [-e name=value:name=value:...]\n"
1271             "\t[-i file] [-I interface[:address1[:address2][/netmask]]] [-l cpulock]\n"
1272             "\t[-m size] [-n numcpus] [-p file] [-r file]\n", save_av[0]);
1273
1274         if (help)
1275                 fprintf(stderr, "\nArguments:\n"
1276                     "\t-c\tSpecify a readonly CD-ROM image file to be used by the kernel.\n"
1277                     "\t-e\tSpecify an environment to be used by the kernel.\n"
1278                     "\t-h\tThis list of options.\n"
1279                     "\t-i\tSpecify a memory image file to be used by the virtual kernel.\n"
1280                     "\t-I\tCreate a virtual network device.\n"
1281                     "\t-l\tSpecify which, if any, real CPUs to lock virtual CPUs to.\n"
1282                     "\t-m\tSpecify the amount of memory to be used by the kernel in bytes.\n"
1283                     "\t-n\tSpecify the number of CPUs you wish to emulate.\n"
1284                     "\t-p\tSpecify a file in which to store the process ID.\n"
1285                     "\t-r\tSpecify a R/W disk image file to be used by the kernel.\n"
1286                     "\t-s\tBoot into single-user mode.\n"
1287                     "\t-U\tEnable writing to kernel memory and module loading.\n"
1288                     "\t-v\tTurn on verbose booting.\n");
1289
1290         exit(EX_USAGE);
1291 }
1292
1293 void
1294 cpu_reset(void)
1295 {
1296         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1297         closefrom(3);
1298         cleanpid();
1299         execv(save_av[0], save_av);
1300 }
1301
1302 void
1303 cpu_halt(void)
1304 {
1305         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1306         cleanpid();
1307         exit(EX_OK);
1308 }
1309
1310 void
1311 setrealcpu(void)
1312 {
1313         switch(lwp_cpu_lock) {
1314         case LCL_PER_CPU:
1315                 if (bootverbose)
1316                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1317                                 mycpuid, next_cpu);
1318                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1319                 next_cpu++;
1320                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1321                         next_cpu = 0;
1322                 break;
1323         case LCL_SINGLE_CPU:
1324                 if (bootverbose)
1325                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1326                                 mycpuid, next_cpu);
1327                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1328                 break;
1329         default:
1330                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1331                 break;
1332         }
1333 }
1334
1335 /*
1336  * Allocate and free memory for module loading.  The loaded module
1337  * has to be placed somewhere near the current kernel binary load
1338  * point or the relocations will not work.
1339  *
1340  * I'm not sure why this isn't working.
1341  */
1342 int
1343 vkernel_module_memory_alloc(vm_offset_t *basep, size_t bytes)
1344 {
1345         kprintf("module loading for vkernel64's not currently supported\n");
1346         *basep = 0;
1347         return ENOMEM;
1348 #if 0
1349 #if 1
1350         size_t xtra;
1351         xtra = (PAGE_SIZE - (vm_offset_t)sbrk(0)) & PAGE_MASK;
1352         *basep = (vm_offset_t)sbrk(xtra + bytes) + xtra;
1353         bzero((void *)*basep, bytes);
1354 #else
1355         *basep = (vm_offset_t)mmap((void *)0x000000000, bytes,
1356                                    PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
1357                                    MAP_ANON|MAP_SHARED, -1, 0);
1358         if ((void *)*basep == MAP_FAILED)
1359                 return ENOMEM;
1360 #endif
1361         kprintf("basep %p %p %zd\n",
1362                 (void *)vkernel_module_memory_alloc, (void *)*basep, bytes);
1363         return 0;
1364 #endif
1365 }
1366
1367 void
1368 vkernel_module_memory_free(vm_offset_t base, size_t bytes)
1369 {
1370 #if 0
1371 #if 0
1372         munmap((void *)base, bytes);
1373 #endif
1374 #endif
1375 }