sys/platform/vkernel/platform/init.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *    from this software without specific, prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/init.c,v 1.56 2008/05/27 07:48:00 dillon Exp $
  35  */
  36
  37 #include <sys/types.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/stat.h>
  41 #include <sys/mman.h>
  42 #include <sys/cons.h>
  43 #include <sys/random.h>
  44 #include <sys/vkernel.h>
  45 #include <sys/tls.h>
  46 #include <sys/reboot.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/msgbuf.h>
  49 #include <sys/vmspace.h>
  50 #include <sys/socket.h>
  51 #include <sys/sockio.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53 #include <sys/un.h>
  54 #include <vm/vm_page.h>
  55
  56 #include <machine/cpu.h>
  57 #include <machine/globaldata.h>
  58 #include <machine/tls.h>
  59 #include <machine/md_var.h>
  60 #include <machine/vmparam.h>
  61 #include <cpu/specialreg.h>
  62
  63 #include <net/if.h>
  64 #include <net/if_arp.h>
  65 #include <net/ethernet.h>
  66 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
  67 #include <netinet/in.h>
  68 #include <arpa/inet.h>
  69
  70 #include <stdio.h>
  71 #include <stdlib.h>
  72 #include <stdarg.h>
  73 #include <unistd.h>
  74 #include <fcntl.h>
  75 #include <string.h>
  76 #include <err.h>
  77 #include <errno.h>
  78 #include <assert.h>
  79
  80 vm_paddr_t phys_avail[16];
  81 vm_paddr_t Maxmem;
  82 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
  83 int MemImageFd = -1;
  84 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
  85 int DiskNum;
  86 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
  87 int NetifNum;
  88 char *pid_file;
  89 vm_offset_t KvaStart;
  90 vm_offset_t KvaEnd;
  91 vm_offset_t KvaSize;
  92 vm_offset_t virtual_start;
  93 vm_offset_t virtual_end;
  94 vm_offset_t kernel_vm_end;
  95 vm_offset_t crashdumpmap;
  96 vm_offset_t clean_sva;
  97 vm_offset_t clean_eva;
  98 struct msgbuf *msgbufp;
  99 caddr_t ptvmmap;
 100 vpte_t  *KernelPTD;
 101 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
 102 u_int cpu_feature;      /* XXX */
 103 int tsc_present;
 104 int64_t tsc_frequency;
 105 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
 106 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
 107 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
 108 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
 109
 110 struct privatespace *CPU_prvspace;
 111
 112 static struct trapframe proc0_tf;
 113 static void *proc0paddr;
 114
 115 static void init_sys_memory(char *imageFile);
 116 static void init_kern_memory(void);
 117 static void init_globaldata(void);
 118 static void init_vkernel(void);
 119 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type);
 120 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
 121 static void writepid( void );
 122 static void cleanpid( void );
 123 static int unix_connect(const char *path);
 124 static void usage(const char *ctl, ...);
 125
 126 static int save_ac;
 127 static char **save_av;
 128
 129 /*
 130  * Kernel startup for virtual kernels - standard main()
 131  */
 132 int
 133 main(int ac, char **av)
 134 {
 135         char *memImageFile = NULL;
 136         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
 137         char *diskFile[VKDISK_MAX];
 138         char *cdFile[VKDISK_MAX];
 139         char *suffix;
 140         char *endp;
 141         int netifFileNum = 0;
 142         int diskFileNum = 0;
 143         int cdFileNum = 0;
 144         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
 145         int c;
 146         int i;
 147         int n;
 148         int real_vkernel_enable;
 149         int supports_sse;
 150         size_t vsize;
 151
 152         save_ac = ac;
 153         save_av = av;
 154
 155         /*
 156          * Process options
 157          */
 158         kernel_mem_readonly = 1;
 159 #ifdef SMP
 160         optcpus = 2;
 161 #endif
 162         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
 163
 164         real_vkernel_enable = 0;
 165         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
 166         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
 167
 168         if (real_vkernel_enable == 0) {
 169                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
 170                         "to 1 to execute a vkernel!");
 171         }
 172
 173         real_ncpus = 1;
 174         vsize = sizeof(real_ncpus);
 175         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
 176
 177         while ((c = getopt(ac, av, "c:svl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
 178                 switch(c) {
 179                 case 'e':
 180                         /*
 181                          * name=value:name=value:name=value...
 182                          */
 183                         n = strlen(optarg);
 184                         kern_envp = malloc(n + 2);
 185                         for (i = 0; i < n; ++i) {
 186                                 if (optarg[i] == ':')
 187                                         kern_envp[i] = 0;
 188                                 else
 189                                         kern_envp[i] = optarg[i];
 190                         }
 191                         kern_envp[i++] = 0;
 192                         kern_envp[i++] = 0;
 193                         break;
 194                 case 's':
 195                         boothowto |= RB_SINGLE;
 196                         break;
 197                 case 'v':
 198                         bootverbose = 1;
 199                         break;
 200                 case 'i':
 201                         memImageFile = optarg;
 202                         break;
 203                 case 'I':
 204                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
 205                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
 206                         break;
 207                 case 'r':
 208                         if (bootOnDisk < 0)
 209                                 bootOnDisk = 1;
 210                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
 211                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
 212                         break;
 213                 case 'c':
 214                         if (bootOnDisk < 0)
 215                                 bootOnDisk = 0;
 216                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
 217                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
 218                         break;
 219                 case 'm':
 220                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
 221                         if (suffix) {
 222                                 switch(*suffix) {
 223                                 case 'g':
 224                                 case 'G':
 225                                         Maxmem_bytes <<= 30;
 226                                         break;
 227                                 case 'm':
 228                                 case 'M':
 229                                         Maxmem_bytes <<= 20;
 230                                         break;
 231                                 case 'k':
 232                                 case 'K':
 233                                         Maxmem_bytes <<= 10;
 234                                         break;
 235                                 default:
 236                                         Maxmem_bytes = 0;
 237                                         usage("Bad maxmem option");
 238                                         /* NOT REACHED */
 239                                         break;
 240                                 }
 241                         }
 242                         break;
 243                 case 'l':
 244                         next_cpu = -1;
 245                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
 246                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
 247                                 if (optarg[3] == ',') {
 248                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
 249                                         if (*endp != '\0')
 250                                                 usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
 251                                 } else {
 252                                         next_cpu = 0;
 253                                 }
 254                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
 255                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
 256                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
 257                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
 258                         } else {
 259                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
 260                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
 261                                 if (*endp != '\0')
 262                                         usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
 263                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
 264                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
 265                         }
 266                         break;
 267                 case 'n':
 268                         /*
 269                          * This value is set up by mp_start(), don't just
 270                          * set ncpus here.
 271                          */
 272 #ifdef SMP
 273                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
 274                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
 275                                 usage("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
 276 #else
 277                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
 278                                 usage("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
 279                         }
 280 #endif
 281
 282                         break;
 283                 case 'p':
 284                         pid_file = optarg;
 285                         break;
 286                 case 'U':
 287                         kernel_mem_readonly = 0;
 288                         break;
 289                 }
 290         }
 291
 292         writepid();
 293         cpu_disable_intr();
 294         init_sys_memory(memImageFile);
 295         init_kern_memory();
 296         init_globaldata();
 297         init_vkernel();
 298         setrealcpu();
 299         init_kqueue();
 300
 301         /*
 302          * Check TSC
 303          */
 304         vsize = sizeof(tsc_present);
 305         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
 306         vsize = sizeof(tsc_frequency);
 307         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
 308         if (tsc_present)
 309                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
 310
 311         /*
 312          * Check SSE
 313          */
 314         vsize = sizeof(supports_sse);
 315         supports_sse = 0;
 316         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
 317         init_fpu(supports_sse);
 318         if (supports_sse)
 319                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
 320
 321         /*
 322          * We boot from the first installed disk.
 323          */
 324         if (bootOnDisk == 1) {
 325                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
 326                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
 327         } else {
 328                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
 329                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
 330         }
 331         init_netif(netifFile, netifFileNum);
 332         init_exceptions();
 333         mi_startup();
 334         /* NOT REACHED */
 335         exit(1);
 336 }
 337
 338 /*
 339  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
 340  */
 341 static
 342 void
 343 init_sys_memory(char *imageFile)
 344 {
 345         struct stat st;
 346         int i;
 347         int fd;
 348
 349         /*
 350          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
 351          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
 352          */
 353
 354         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
 355                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
 356         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) &&
 357             Maxmem_bytes == 0) {
 358                 err(1, "Cannot create new memory file %s unless "
 359                        "system memory size is specified with -m",
 360                        imageFile);
 361                 /* NOT REACHED */
 362         }
 363
 364         /*
 365          * Maxmem must be known at this time
 366          */
 367         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
 368                 err(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
 369                        "multiples of %dMB only",
 370                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
 371                 /* NOT REACHED */
 372         }
 373
 374         /*
 375          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
 376          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
 377          * to use the same image file.
 378          */
 379         if (imageFile == NULL) {
 380                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
 381                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
 382                         fd = open(imageFile,
 383                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 384                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
 385                                 free(imageFile);
 386                                 continue;
 387                         }
 388                         break;
 389                 }
 390         } else {
 391                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 392         }
 393         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
 394         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
 395                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
 396                 /* NOT REACHED */
 397         }
 398
 399         /*
 400          * Truncate or extend the file as necessary.
 401          */
 402         if (st.st_size > Maxmem_bytes) {
 403                 ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
 404         } else if (st.st_size < Maxmem_bytes) {
 405                 char *zmem;
 406                 off_t off = st.st_size & ~SEG_MASK;
 407
 408                 kprintf("%s: Reserving blocks for memory image\n", imageFile);
 409                 zmem = malloc(SEG_SIZE);
 410                 bzero(zmem, SEG_SIZE);
 411                 lseek(fd, off, SEEK_SET);
 412                 while (off < Maxmem_bytes) {
 413                         if (write(fd, zmem, SEG_SIZE) != SEG_SIZE) {
 414                                 err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
 415                                 /* NOT REACHED */
 416                         }
 417                         off += SEG_SIZE;
 418                 }
 419                 if (fsync(fd) < 0)
 420                         err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
 421                 free(zmem);
 422         }
 423         MemImageFd = fd;
 424         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
 425 }
 426
 427 /*
 428  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
 429  * MAP_VPAGETABLE
 430  */
 431
 432 static
 433 void
 434 init_kern_memory(void)
 435 {
 436         void *base;
 437         void *try;
 438         char *zero;
 439         char dummy;
 440         char *topofstack = &dummy;
 441         vpte_t pte;
 442         int i;
 443
 444         /*
 445          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
 446          * kernel image itself is not made part of this memory for the
 447          * moment.
 448          *
 449          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
 450          * offset KernelPTD.
 451          *
 452          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
 453          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
 454          * Try a number of different locations.
 455          */
 456         try = (void *)0x40000000;
 457         base = NULL;
 458         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
 459                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
 460                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
 461                             MemImageFd, 0);
 462                 if (base == try)
 463                         break;
 464                 if (base != MAP_FAILED)
 465                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
 466                 try = (char *)try + 0x10000000;
 467         }
 468         if (base != try) {
 469                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
 470                 /* NOT REACHED */
 471         }
 472         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
 473         KvaStart = (vm_offset_t)base;
 474         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
 475         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
 476         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
 477
 478         /*
 479          * Create a top-level page table self-mapping itself.
 480          *
 481          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
 482          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
 483          */
 484         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
 485         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
 486                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
 487                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
 488         }
 489
 490         /*
 491          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
 492          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
 493          * at the base so we go one more loop then normal.
 494          */
 495         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
 496         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
 497                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
 498                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
 499         }
 500
 501         /*
 502          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
 503          * file.  This is approximately a megabyte.
 504          */
 505         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
 506         zero = malloc(PAGE_SIZE);
 507         bzero(zero, PAGE_SIZE);
 508         while (i) {
 509                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
 510                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
 511         }
 512         free(zero);
 513
 514         /*
 515          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
 516          * for easy kernel page table manipulation.
 517          *
 518          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
 519          */
 520         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
 521                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
 522         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
 523         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
 524         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
 525
 526         /*
 527          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
 528          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
 529          */
 530         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
 531                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
 532         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
 533         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
 534
 535         /*
 536          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
 537          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
 538          */
 539         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
 540                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
 541         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
 542         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
 543
 544         /*
 545          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some
 546          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
 547          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
 548          * don't need to create any new page table pages.
 549          */
 550         kernel_vm_end = virtual_start;
 551
 552         /*
 553          * Allocate space for process 0's UAREA.
 554          */
 555         proc0paddr = (void *)virtual_start;
 556         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
 557                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
 558                 virtual_start += PAGE_SIZE;
 559                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 560         }
 561
 562         /*
 563          * crashdumpmap
 564          */
 565         crashdumpmap = virtual_start;
 566         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
 567
 568         /*
 569          * msgbufp maps the system message buffer
 570          */
 571         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
 572         msgbufp = (void *)virtual_start;
 573         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
 574                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
 575                 virtual_start += PAGE_SIZE;
 576                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 577         }
 578         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 579
 580         /*
 581          * used by kern_memio for /dev/mem access
 582          */
 583         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
 584         virtual_start += PAGE_SIZE;
 585
 586         /*
 587          * Bootstrap the kernel_pmap
 588          */
 589         pmap_bootstrap();
 590 }
 591
 592 /*
 593  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
 594  * virtual_start and phys_avail[0]
 595  */
 596 static
 597 void
 598 init_globaldata(void)
 599 {
 600         int i;
 601         vm_paddr_t pa;
 602         vm_offset_t va;
 603
 604         /*
 605          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
 606          * amount of KVA since the privatespace structure includes two
 607          * whole page table mappings.
 608          */
 609         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
 610         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
 611         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
 612
 613         /*
 614          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
 615          * portion of the space and the idle stack and map the pages
 616          * into KVA.  For cpu #0 only.
 617          */
 618         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
 619                 pa = phys_avail[0];
 620                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
 621                 pmap_kenter_quick(va, pa);
 622                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 623         }
 624         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
 625                 pa = phys_avail[0];
 626                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
 627                 pmap_kenter_quick(va, pa);
 628                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 629         }
 630
 631         /*
 632          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
 633          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
 634          */
 635         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
 636 }
 637
 638 /*
 639  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
 640  */
 641 static
 642 void
 643 init_vkernel(void)
 644 {
 645         struct mdglobaldata *gd;
 646
 647         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
 648         bzero(gd, sizeof(*gd));
 649
 650         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
 651         thread0.td_gd = &gd->mi;
 652         ncpus = 1;
 653         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
 654         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
 655         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
 656         init_param1();
 657         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
 658         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
 659         cpu_gdinit(gd, 0);
 660         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
 661         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
 662
 663         /*init_locks();*/
 664         cninit();
 665         rand_initialize();
 666 #if 0   /* #ifdef DDB */
 667         kdb_init();
 668         if (boothowto & RB_KDB)
 669                 Debugger("Boot flags requested debugger");
 670 #endif
 671         identcpu();
 672 #if 0
 673         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
 674 #endif
 675         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
 676
 677 #if 0
 678         /*
 679          * Map the message buffer
 680          */
 681         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
 682                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
 683         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 684 #endif
 685 #if 0
 686         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
 687         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
 688 #endif
 689 }
 690
 691 /*
 692  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.
 693  * If specified they each should point to a disk image,
 694  * the first of which will become the root disk.
 695  *
 696  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
 697  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
 698  * O_DIRECT to remove the duplication.
 699  */
 700 static
 701 void
 702 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
 703 {
 704         int i;
 705
 706         if (diskFileNum == 0)
 707                 return;
 708
 709         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
 710                 char *fname;
 711                 fname = diskExp[i];
 712
 713                 if (fname == NULL) {
 714                         warnx("Invalid argument to '-r'");
 715                         continue;
 716                 }
 717
 718                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
 719                         struct stat st;
 720                         struct vkdisk_info* info = NULL;
 721                         int fd;
 722                         size_t l = 0;
 723
 724                         if (type == VKD_DISK)
 725                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 726                         else
 727                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
 728                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
 729                                 if (errno == EAGAIN)
 730                                         fprintf(stderr, "You may already have a vkernel using this disk image!\n");
 731                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
 732                                 /* NOT REACHED */
 733                         }
 734                         /* get rid of O_NONBLOCK, keep O_DIRECT */
 735                         if (type == VKD_DISK)
 736                                 fcntl(fd, F_SETFL, O_DIRECT);
 737
 738                         info = &DiskInfo[DiskNum];
 739                         l = strlen(fname);
 740
 741                         info->unit = i;
 742                         info->fd = fd;
 743                         info->type = type;
 744                         memcpy(info->fname, fname, l);
 745
 746                         if (DiskNum == 0) {
 747                                 if (type == VKD_CD)
 748                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
 749                                 else if (type == VKD_DISK)
 750                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
 751                         }
 752
 753                         DiskNum++;
 754                 } else {
 755                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
 756                         continue;
 757                 }
 758         }
 759 }
 760
 761 static
 762 int
 763 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
 764 {
 765         struct ifreq ifr;
 766         int flags;
 767
 768         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
 769
 770         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
 771         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
 772                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
 773                 return -1;
 774         }
 775
 776         /*
 777          * Adjust if_flags
 778          *
 779          * If the flags are already set/cleared, then we return
 780          * immediately to avoid extra syscalls
 781          */
 782         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
 783         if (f < 0) {
 784                 /* Turn off flags */
 785                 f = -f;
 786                 if ((flags & f) == 0)
 787                         return 0;
 788                 flags &= ~f;
 789         } else {
 790                 /* Turn on flags */
 791                 if (flags & f)
 792                         return 0;
 793                 flags |= f;
 794         }
 795
 796         /*
 797          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
 798          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
 799          */
 800         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
 801
 802         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
 803         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
 804         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
 805                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
 806                 return -1;
 807         }
 808         return 0;
 809 }
 810
 811 static
 812 int
 813 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
 814 {
 815         struct ifaliasreq ifra;
 816         struct sockaddr_in *in;
 817
 818         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
 819         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
 820
 821         /* Setup address */
 822         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
 823         in->sin_family = AF_INET;
 824         in->sin_len = sizeof(*in);
 825         in->sin_addr.s_addr = addr;
 826
 827         if (mask != 0) {
 828                 /* Setup netmask */
 829                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
 830                 in->sin_len = sizeof(*in);
 831                 in->sin_addr.s_addr = mask;
 832         }
 833
 834         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
 835                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
 836                 return -1;
 837         }
 838         return 0;
 839 }
 840
 841 static
 842 int
 843 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
 844 {
 845         struct ifbreq ifbr;
 846         struct ifdrv ifd;
 847
 848         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
 849         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
 850                  "tap%d", tap_unit);
 851
 852         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
 853         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
 854         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
 855         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
 856         ifd.ifd_data = &ifbr;
 857
 858         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
 859                 /*
 860                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
 861                  * a member of the bridge(4)
 862                  */
 863                 if (errno != EEXIST) {
 864                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
 865                         return -1;
 866                 }
 867         }
 868         return 0;
 869 }
 870
 871 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
 872
 873 /* XXX major()/minor() can't be used in vkernel */
 874 #define TAPDEV_MAJOR(x) ((int)(((u_int)(x) >> 8) & 0xff))
 875 #define TAPDEV_MINOR(x) ((int)((x) & 0xffff00ff))
 876
 877 #ifndef TAP_CDEV_MAJOR
 878 #define TAP_CDEV_MAJOR  149
 879 #endif
 880
 881 /*
 882  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
 883  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
 884  * tap(4) interface.
 885  *
 886  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
 887  */
 888 static
 889 int
 890 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
 891 {
 892         char tap_dev[MAXPATHLEN];
 893         int tap_fd, failed;
 894         struct stat st;
 895
 896         *tap_unit = -1;
 897
 898         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
 899                 int i;
 900                 int lasterr = 0;
 901
 902                 /*
 903                  * Find first unused tap(4) device file
 904                  */
 905                 for (i = 0; ; ++i) {
 906                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/tap%d", i);
 907                         tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
 908                         if (tap_fd >= 0 || errno == ENOENT)
 909                                 break;
 910                         lasterr = errno;
 911                 }
 912                 if (tap_fd < 0) {
 913                         warnc(lasterr, "Unable to find a free tap(4)");
 914                         return -1;
 915                 }
 916         } else {
 917                 /*
 918                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
 919                  */
 920                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
 921                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
 922                 else
 923                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
 924
 925                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
 926
 927                 /*
 928                  * If we cannot open normally try to connect to it.
 929                  */
 930                 if (tap_fd < 0)
 931                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
 932
 933                 if (tap_fd < 0) {
 934                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
 935                         return -1;
 936                 }
 937         }
 938
 939         /*
 940          * Check whether the device file is a tap(4)
 941          */
 942         failed = 1;
 943         if (fstat(tap_fd, &st) == 0 && S_ISCHR(st.st_mode) &&
 944             TAPDEV_MAJOR(st.st_rdev) == TAP_CDEV_MAJOR) {
 945                 *tap_unit = TAPDEV_MINOR(st.st_rdev);
 946
 947                 /*
 948                  * Bring up the corresponding tap(4) interface
 949                  */
 950                 if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
 951                         failed = 0;
 952         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
 953                 /*
 954                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
 955                  * do not have to do anything.
 956                  */
 957                 failed = 0;
 958         } else {
 959                 warnx("%s is not a tap(4) device", tap_dev);
 960         }
 961
 962         if (failed) {
 963                 close(tap_fd);
 964                 tap_fd = -1;
 965                 *tap_unit = -1;
 966         }
 967         return tap_fd;
 968 }
 969
 970 static int
 971 unix_connect(const char *path)
 972 {
 973         struct sockaddr_un sunx;
 974         int len;
 975         int net_fd;
 976         int sndbuf = 262144;
 977         struct stat st;
 978
 979         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
 980         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
 981         ++len;  /* include nul */
 982         sunx.sun_family = AF_UNIX;
 983         sunx.sun_len = len;
 984
 985         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
 986         if (net_fd < 0)
 987                 return(-1);
 988         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
 989                 close(net_fd);
 990                 return(-1);
 991         }
 992         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
 993         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
 994                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
 995         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
 996         return(net_fd);
 997 }
 998
 999 #undef TAPDEV_MAJOR
1000 #undef TAPDEV_MINOR
1001 #undef TAPDEV_OFLAGS
1002
1003 /*
1004  * Following syntax is supported,
1005  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1006  *
1007  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1008  *                        tap(4)'s netmask len is z
1009  *
1010  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1011  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1012  *
1013  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1014  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1015  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1016  *
1017  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1018  *
1019  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1020  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1021  *
1022  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1023  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1024  *                        pseudo netif's netmask len is z
1025  */
1026 static
1027 int
1028 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1029 {
1030         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1031         int next_netif_addr;
1032         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1033
1034         *addr = 0;
1035         *mask = 0;
1036
1037         tok = strtok(NULL, ":/");
1038         if (tok == NULL) {
1039                 /*
1040                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1041                  */
1042                 return 0;
1043         }
1044
1045         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1046                 /*
1047                  * tap(4)'s address is supplied
1048                  */
1049                 ifbridge = NULL;
1050
1051                 /*
1052                  * If there is next token, then it may be pseudo
1053                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1054                  */
1055                 next_netif_addr = 0;
1056         } else {
1057                 /*
1058                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1059                  * iface name
1060                  */
1061                 tap_addr = 0;
1062                 ifbridge = tok;
1063
1064                 /*
1065                  * If there is next token, then it must be pseudo
1066                  * netif's address
1067                  */
1068                 next_netif_addr = 1;
1069         }
1070
1071         netmask = netif_addr = 0;
1072
1073         tok = strtok(NULL, ":/");
1074         if (tok == NULL)
1075                 goto back;
1076
1077         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1078                 if (next_netif_addr) {
1079                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1080                         return -1;
1081                 }
1082                 netif_addr = 0;
1083
1084                 /*
1085                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1086                  */
1087                 masklen_str = tok;
1088         } else {
1089                 /*
1090                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1091                  * it must be netmask len
1092                  */
1093                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1094         }
1095
1096         /* Calculate netmask */
1097         if (masklen_str != NULL) {
1098                 u_long masklen;
1099
1100                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1101                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1102                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1103                                         & 0xffffffff);
1104                 } else {
1105                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1106                         return -1;
1107                 }
1108         }
1109
1110         /* Make sure there is no more token left */
1111         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1112                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1113                 return -1;
1114         }
1115
1116 back:
1117         if (tap_unit < 0) {
1118                 /* Do nothing */
1119         } else if (ifbridge == NULL) {
1120                 /* Set tap(4) address/netmask */
1121                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1122                         return -1;
1123         } else {
1124                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1125                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1126                         return -1;
1127         }
1128
1129         *addr = netif_addr;
1130         *mask = netmask;
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 /*
1135  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1136  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1137  * in NetifInfo[].
1138  */
1139 static
1140 void
1141 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1142 {
1143         int i, s;
1144
1145         if (netifExpNum == 0)
1146                 return;
1147
1148         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1149         if (s < 0)
1150                 return;
1151
1152         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1153                 struct vknetif_info *info;
1154                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1155                 int tap_fd, tap_unit;
1156                 char *netif;
1157
1158                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1159                 if (netif == NULL) {
1160                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1161                         continue;
1162                 }
1163
1164                 /*
1165                  * Open tap(4) device file and bring up the
1166                  * corresponding interface
1167                  */
1168                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1169                 if (tap_fd < 0)
1170                         continue;
1171
1172                 /*
1173                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1174                  * for pseudo netif
1175                  *
1176                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1177                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1178                  */
1179                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1180                         /*
1181                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1182                          *     down the corresponding interface
1183                          */
1184                         close(tap_fd);
1185                         continue;
1186                 }
1187
1188                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1189                 info->tap_fd = tap_fd;
1190                 info->tap_unit = tap_unit;
1191                 info->netif_addr = netif_addr;
1192                 info->netif_mask = netif_mask;
1193
1194                 NetifNum++;
1195                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1196                         break;
1197         }
1198         close(s);
1199 }
1200
1201 static
1202 void
1203 writepid( void )
1204 {
1205         pid_t self;
1206         FILE *fp;
1207
1208         if (pid_file != NULL) {
1209                 self = getpid();
1210                 fp = fopen(pid_file, "w");
1211
1212                 if (fp != NULL) {
1213                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1214                         fclose(fp);
1215                 }
1216                 else {
1217                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1218                 }
1219         }
1220 }
1221
1222 static
1223 void
1224 cleanpid( void )
1225 {
1226         if (pid_file != NULL) {
1227                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1228                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1229         }
1230 }
1231
1232 static
1233 void
1234 usage(const char *ctl, ...)
1235 {
1236         va_list va;
1237
1238         va_start(va, ctl);
1239         vfprintf(stderr, ctl, va);
1240         va_end(va);
1241         fprintf(stderr, "\n");
1242         exit(1);
1243 }
1244
1245 void
1246 cpu_reset(void)
1247 {
1248         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1249         closefrom(3);
1250         cleanpid();
1251         execv(save_av[0], save_av);
1252 }
1253
1254 void
1255 cpu_halt(void)
1256 {
1257         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1258         cleanpid();
1259         exit(0);
1260 }
1261
1262 void
1263 setrealcpu(void)
1264 {
1265         switch(lwp_cpu_lock) {
1266         case LCL_PER_CPU:
1267                 if (bootverbose)
1268                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1269                                 mycpuid, next_cpu);
1270                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1271                 next_cpu++;
1272                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1273                         next_cpu = 0;
1274                 break;
1275         case LCL_SINGLE_CPU:
1276                 if (bootverbose)
1277                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1278                                 mycpuid, next_cpu);
1279                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1280                 break;
1281         default:
1282                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1283                 break;
1284         }
1285 }
1286