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