7be297a01dadd97b7c889ba59400de64e822c633
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / platform / init.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  *
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  *
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <sys/types.h>
36 #include <sys/systm.h>
37 #include <sys/kernel.h>
38 #include <sys/stat.h>
39 #include <sys/mman.h>
40 #include <sys/cons.h>
41 #include <sys/random.h>
42 #include <sys/vkernel.h>
43 #include <sys/tls.h>
44 #include <sys/reboot.h>
45 #include <sys/proc.h>
46 #include <sys/msgbuf.h>
47 #include <sys/vmspace.h>
48 #include <sys/socket.h>
49 #include <sys/sockio.h>
50 #include <sys/sysctl.h>
51 #include <sys/un.h>
52 #include <vm/vm_page.h>
53 #include <vm/vm_map.h>
54 #include <sys/mplock2.h>
55
56 #include <machine/cpu.h>
57 #include <machine/globaldata.h>
58 #include <machine/tls.h>
59 #include <machine/md_var.h>
60 #include <machine/vmparam.h>
61 #include <cpu/specialreg.h>
62
63 #include <net/if.h>
64 #include <net/if_arp.h>
65 #include <net/ethernet.h>
66 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
67 #include <netinet/in.h>
68 #include <arpa/inet.h>
69
70 #include <stdio.h>
71 #include <stdlib.h>
72 #include <stdarg.h>
73 #include <stdbool.h>
74 #include <unistd.h>
75 #include <fcntl.h>
76 #include <string.h>
77 #include <err.h>
78 #include <errno.h>
79 #include <assert.h>
80 #include <sysexits.h>
81
82 vm_paddr_t phys_avail[16];
83 vm_paddr_t Maxmem;
84 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
85 long physmem;
86 int MemImageFd = -1;
87 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
88 int DiskNum;
89 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
90 int NetifNum;
91 char *pid_file;
92 vm_offset_t KvaStart;
93 vm_offset_t KvaEnd;
94 vm_offset_t KvaSize;
95 vm_offset_t virtual_start;
96 vm_offset_t virtual_end;
97 vm_offset_t virtual2_start;
98 vm_offset_t virtual2_end;
99 vm_offset_t kernel_vm_end;
100 vm_offset_t crashdumpmap;
101 vm_offset_t clean_sva;
102 vm_offset_t clean_eva;
103 struct msgbuf *msgbufp;
104 caddr_t ptvmmap;
105 vpte_t  *KernelPTD;
106 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
107 void *dmap_min_address;
108 u_int cpu_feature;      /* XXX */
109 int tsc_present;
110 int64_t tsc_frequency;
111 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
112 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
113 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
114 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
115
116 struct privatespace *CPU_prvspace;
117
118 static struct trapframe proc0_tf;
119 static void *proc0paddr;
120
121 static void init_sys_memory(char *imageFile);
122 static void init_kern_memory(void);
123 static void init_globaldata(void);
124 static void init_vkernel(void);
125 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type);
126 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
127 static void writepid(void);
128 static void cleanpid(void);
129 static int unix_connect(const char *path);
130 static void usage_err(const char *ctl, ...);
131 static void usage_help(_Bool);
132
133 static int save_ac;
134 static char **save_av;
135
136 /*
137  * Kernel startup for virtual kernels - standard main()
138  */
139 int
140 main(int ac, char **av)
141 {
142         char *memImageFile = NULL;
143         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
144         char *diskFile[VKDISK_MAX];
145         char *cdFile[VKDISK_MAX];
146         char *suffix;
147         char *endp;
148         char *tmp;
149         int netifFileNum = 0;
150         int diskFileNum = 0;
151         int cdFileNum = 0;
152         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
153         int c;
154         int i;
155         int j;
156         int n;
157         int isq;
158         int pos;
159         int eflag;
160         int real_vkernel_enable;
161         int supports_sse;
162         size_t vsize;
163         size_t kenv_size;
164         size_t kenv_size2;
165
166         save_ac = ac;
167         save_av = av;
168         eflag = 0;
169         pos = 0;
170         kenv_size = 0;
171
172         /*
173          * Process options
174          */
175         kernel_mem_readonly = 1;
176 #ifdef SMP
177         optcpus = 2;
178 #endif
179         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
180
181         real_vkernel_enable = 0;
182         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
183         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
184
185         if (real_vkernel_enable == 0) {
186                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
187                         "to 1 to execute a vkernel!");
188         }
189
190         real_ncpus = 1;
191         vsize = sizeof(real_ncpus);
192         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
193
194         if (ac < 2)
195                 usage_help(false);
196
197         while ((c = getopt(ac, av, "c:hsvl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
198                 switch(c) {
199                 case 'e':
200                         /*
201                          * name=value:name=value:name=value...
202                          * name="value"...
203                          *
204                          * Allow values to be quoted but note that shells
205                          * may remove the quotes, so using this feature
206                          * to embed colons may require a backslash.
207                          */
208                         n = strlen(optarg);
209                         isq = 0;
210
211                         if (eflag == 0) {
212                                 kenv_size = n + 2;
213                                 kern_envp = malloc(kenv_size);
214                                 if (kern_envp == NULL)
215                                         errx(1, "Couldn't allocate %zd bytes for kern_envp", kenv_size);
216                         } else {
217                                 kenv_size2 = kenv_size + n + 1;
218                                 pos = kenv_size - 1;
219                                 if ((tmp = realloc(kern_envp, kenv_size2)) == NULL)
220                                         errx(1, "Couldn't reallocate %zd bytes for kern_envp", kenv_size2);
221                                 kern_envp = tmp;
222                                 kenv_size = kenv_size2;
223                         }
224
225                         for (i = 0, j = pos; i < n; ++i) {
226                                 if (optarg[i] == '"')
227                                         isq ^= 1;
228                                 else if (optarg[i] == '\'')
229                                         isq ^= 2;
230                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
231                                         kern_envp[j++] = 0;
232                                 else
233                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
234                         }
235                         kern_envp[j++] = 0;
236                         kern_envp[j++] = 0;
237                         eflag++;
238                         break;
239                 case 's':
240                         boothowto |= RB_SINGLE;
241                         break;
242                 case 'v':
243                         bootverbose = 1;
244                         break;
245                 case 'i':
246                         memImageFile = optarg;
247                         break;
248                 case 'I':
249                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
250                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
251                         break;
252                 case 'r':
253                         if (bootOnDisk < 0)
254                                 bootOnDisk = 1;
255                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
256                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
257                         break;
258                 case 'c':
259                         if (bootOnDisk < 0)
260                                 bootOnDisk = 0;
261                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
262                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
263                         break;
264                 case 'm':
265                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
266                         if (suffix) {
267                                 switch(*suffix) {
268                                 case 'g':
269                                 case 'G':
270                                         Maxmem_bytes <<= 30;
271                                         break;
272                                 case 'm':
273                                 case 'M':
274                                         Maxmem_bytes <<= 20;
275                                         break;
276                                 case 'k':
277                                 case 'K':
278                                         Maxmem_bytes <<= 10;
279                                         break;
280                                 default:
281                                         Maxmem_bytes = 0;
282                                         usage_err("Bad maxmem option");
283                                         /* NOT REACHED */
284                                         break;
285                                 }
286                         }
287                         break;
288                 case 'l':
289                         next_cpu = -1;
290                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
291                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
292                                 if (optarg[3] == ',') {
293                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
294                                         if (*endp != '\0')
295                                                 usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
296                                 } else {
297                                         next_cpu = 0;
298                                 }
299                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
300                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
301                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
302                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
303                         } else {
304                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
305                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
306                                 if (*endp != '\0')
307                                         usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
308                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
309                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
310                         }
311                         break;
312                 case 'n':
313                         /*
314                          * This value is set up by mp_start(), don't just
315                          * set ncpus here.
316                          */
317 #ifdef SMP
318                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
319                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
320                                 usage_err("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
321 #else
322                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
323                                 usage_err("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
324                         }
325 #endif
326
327                         break;
328                 case 'p':
329                         pid_file = optarg;
330                         break;
331                 case 'U':
332                         kernel_mem_readonly = 0;
333                         break;
334                 case 'h':
335                         usage_help(true);
336                         break;
337                 default:
338                         usage_help(false);
339                 }
340         }
341
342         writepid();
343         cpu_disable_intr();
344         init_sys_memory(memImageFile);
345         init_kern_memory();
346         init_globaldata();
347         init_vkernel();
348         setrealcpu();
349         init_kqueue();
350
351         vmm_guest = 1;
352
353         /*
354          * Check TSC
355          */
356         vsize = sizeof(tsc_present);
357         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
358         vsize = sizeof(tsc_frequency);
359         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
360         if (tsc_present)
361                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
362
363         /*
364          * Check SSE
365          */
366         vsize = sizeof(supports_sse);
367         supports_sse = 0;
368         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
369         init_fpu(supports_sse);
370         if (supports_sse)
371                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
372
373         /*
374          * We boot from the first installed disk.
375          */
376         if (bootOnDisk == 1) {
377                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
378                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
379         } else {
380                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
381                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
382         }
383         init_netif(netifFile, netifFileNum);
384         init_exceptions();
385         mi_startup();
386         /* NOT REACHED */
387         exit(EX_SOFTWARE);
388 }
389
390 /*
391  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
392  */
393 static
394 void
395 init_sys_memory(char *imageFile)
396 {
397         struct stat st;
398         int i;
399         int fd;
400
401         /*
402          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
403          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
404          */
405         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
406                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
407         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) &&
408             Maxmem_bytes == 0) {
409                 errx(1, "Cannot create new memory file %s unless "
410                        "system memory size is specified with -m",
411                        imageFile);
412                 /* NOT REACHED */
413         }
414
415         /*
416          * Maxmem must be known at this time
417          */
418         if (Maxmem_bytes < 64 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
419                 errx(1, "Bad maxmem specification: 64MB minimum, "
420                        "multiples of %dMB only",
421                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
422                 /* NOT REACHED */
423         }
424
425         /*
426          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
427          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
428          * to use the same image file.
429          *
430          * Don't iterate through a million files if we do not have write
431          * access to the directory, stop if our open() failed on a
432          * non-existant file.  Otherwise opens can fail for any number
433          */
434         if (imageFile == NULL) {
435                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
436                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
437                         fd = open(imageFile,
438                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
439                         if (fd < 0 && stat(imageFile, &st) == 0) {
440                                 free(imageFile);
441                                 continue;
442                         }
443                         break;
444                 }
445         } else {
446                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
447         }
448         fprintf(stderr, "Using memory file: %s\n", imageFile);
449         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
450                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
451                 /* NOT REACHED */
452         }
453
454         /*
455          * Truncate or extend the file as necessary.  Clean out the contents
456          * of the file, we want it to be full of holes so we don't waste
457          * time reading in data from an old file that we no longer care
458          * about.
459          */
460         ftruncate(fd, 0);
461         ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
462
463         MemImageFd = fd;
464         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
465         physmem = Maxmem;
466 }
467
468 /*
469  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
470  * MAP_VPAGETABLE
471  */
472
473 static
474 void
475 init_kern_memory(void)
476 {
477         void *base;
478         void *try;
479         char dummy;
480         char *topofstack = &dummy;
481         int i;
482         void *firstfree;
483
484         /*
485          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
486          * kernel image itself is not made part of this memory for the
487          * moment.
488          *
489          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
490          * offset KernelPTD.
491          *
492          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
493          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
494          * Try a number of different locations.
495          */
496         try = (void *)(512UL << 30);
497         base = NULL;
498         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
499                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
500                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
501                             MemImageFd, (off_t)try);
502                 if (base == try)
503                         break;
504                 if (base != MAP_FAILED)
505                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
506                 try = (char *)try + (512UL << 30);
507         }
508         if (base != try) {
509                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
510                 /* NOT REACHED */
511         }
512         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
513         KvaStart = (vm_offset_t)base;
514         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
515         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
516
517         /* cannot use kprintf yet */
518         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
519
520         /* MAP_FILE? */
521         dmap_min_address = mmap(0, DMAP_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
522                                 MAP_NOCORE|MAP_NOSYNC|MAP_SHARED,
523                                 MemImageFd, 0);
524         if (dmap_min_address == MAP_FAILED) {
525                 err(1, "Unable to mmap() kernel DMAP region!");
526                 /* NOT REACHED */
527         }
528
529         firstfree = NULL;
530         pmap_bootstrap((vm_paddr_t *)&firstfree, (int64_t)base);
531
532         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
533                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
534
535         /*
536          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
537          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
538          */
539         phys_avail[0] = (vm_paddr_t)firstfree;
540         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
541         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
542
543 #if JGV
544         /*
545          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
546          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
547          */
548         virtual_start = KvaStart + (long)firstfree;
549         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
550         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
551 #endif
552
553         /*
554          * pmap_growkernel() will set the correct value.
555          */
556         kernel_vm_end = 0;
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 #if JGV
596         pmap_bootstrap();
597 #endif
598 }
599
600 /*
601  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
602  * virtual_start and phys_avail[0]
603  */
604 static
605 void
606 init_globaldata(void)
607 {
608         int i;
609         vm_paddr_t pa;
610         vm_offset_t va;
611
612         /*
613          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
614          * amount of KVA since the privatespace structure includes two
615          * whole page table mappings.
616          */
617         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
618         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
619         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
620
621         /*
622          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
623          * portion of the space and the idle stack and map the pages
624          * into KVA.  For cpu #0 only.
625          */
626         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
627                 pa = phys_avail[0];
628                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
629                 pmap_kenter_quick(va, pa);
630                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
631         }
632         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
633                 pa = phys_avail[0];
634                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
635                 pmap_kenter_quick(va, pa);
636                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
637         }
638
639         /*
640          * Setup the %gs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
641          * point.  Note that %fs is used by pthreads.
642          */
643         tls_set_gs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
644 }
645
646 /*
647  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
648  */
649 static
650 void
651 init_vkernel(void)
652 {
653         struct mdglobaldata *gd;
654
655         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
656         bzero(gd, sizeof(*gd));
657
658         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
659         thread0.td_gd = &gd->mi;
660         ncpus = 1;
661         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
662         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
663         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
664         init_param1();
665         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
666         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
667         cpu_gdinit(gd, 0);
668         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
669         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
670
671         /*init_locks();*/
672 #ifdef SMP
673         /*
674          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
675          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
676          */
677         cpu_get_initial_mplock();
678 #endif
679         cninit();
680         rand_initialize();
681 #if 0   /* #ifdef DDB */
682         kdb_init();
683         if (boothowto & RB_KDB)
684                 Debugger("Boot flags requested debugger");
685 #endif
686         identcpu();
687 #if 0
688         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
689 #endif
690         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
691
692 #if 0
693         /*
694          * Map the message buffer
695          */
696         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
697                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
698         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
699 #endif
700 #if 0
701         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
702         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
703 #endif
704 }
705
706 /*
707  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.
708  * If specified they each should point to a disk image,
709  * the first of which will become the root disk.
710  *
711  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
712  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
713  * O_DIRECT to remove the duplication.
714  */
715 static
716 void
717 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
718 {
719         int i;
720
721         if (diskFileNum == 0)
722                 return;
723
724         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
725                 char *fname;
726                 fname = diskExp[i];
727
728                 if (fname == NULL) {
729                         warnx("Invalid argument to '-r'");
730                         continue;
731                 }
732
733                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
734                         struct stat st;
735                         struct vkdisk_info* info = NULL;
736                         int fd;
737                         size_t l = 0;
738
739                         if (type == VKD_DISK)
740                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT, 0644);
741                         else
742                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
743                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
744                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
745                                 /* NOT REACHED */
746                         }
747                         if (S_ISREG(st.st_mode)) {
748                                 if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
749                                         errx(1, "Disk image %s is already "
750                                                 "in use\n", fname);
751                                         /* NOT REACHED */
752                                 }
753                         }
754
755                         info = &DiskInfo[DiskNum];
756                         l = strlen(fname);
757
758                         info->unit = i;
759                         info->fd = fd;
760                         info->type = type;
761                         memcpy(info->fname, fname, l);
762
763                         if (DiskNum == 0) {
764                                 if (type == VKD_CD) {
765                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
766                                 } else if (type == VKD_DISK) {
767                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
768                                     rootdevnames[1] = "ufs:vkd0s1a";
769                                 }
770                         }
771
772                         DiskNum++;
773                 } else {
774                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
775                         continue;
776                 }
777         }
778 }
779
780 static
781 int
782 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
783 {
784         struct ifreq ifr;
785         int flags;
786
787         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
788
789         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
790         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
791                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
792                 return -1;
793         }
794
795         /*
796          * Adjust if_flags
797          *
798          * If the flags are already set/cleared, then we return
799          * immediately to avoid extra syscalls
800          */
801         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
802         if (f < 0) {
803                 /* Turn off flags */
804                 f = -f;
805                 if ((flags & f) == 0)
806                         return 0;
807                 flags &= ~f;
808         } else {
809                 /* Turn on flags */
810                 if (flags & f)
811                         return 0;
812                 flags |= f;
813         }
814
815         /*
816          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
817          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
818          */
819         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
820
821         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
822         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
823         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
824                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
825                 return -1;
826         }
827         return 0;
828 }
829
830 static
831 int
832 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
833 {
834         struct ifaliasreq ifra;
835         struct sockaddr_in *in;
836
837         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
838         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
839
840         /* Setup address */
841         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
842         in->sin_family = AF_INET;
843         in->sin_len = sizeof(*in);
844         in->sin_addr.s_addr = addr;
845
846         if (mask != 0) {
847                 /* Setup netmask */
848                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
849                 in->sin_len = sizeof(*in);
850                 in->sin_addr.s_addr = mask;
851         }
852
853         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
854                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
855                 return -1;
856         }
857         return 0;
858 }
859
860 static
861 int
862 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
863 {
864         struct ifbreq ifbr;
865         struct ifdrv ifd;
866
867         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
868         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
869                  "tap%d", tap_unit);
870
871         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
872         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
873         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
874         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
875         ifd.ifd_data = &ifbr;
876
877         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
878                 /*
879                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
880                  * a member of the bridge(4)
881                  */
882                 if (errno != EEXIST) {
883                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
884                         return -1;
885                 }
886         }
887         return 0;
888 }
889
890 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
891
892 /*
893  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
894  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
895  * tap(4) interface.
896  *
897  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
898  */
899 static
900 int
901 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
902 {
903         char tap_dev[MAXPATHLEN];
904         int tap_fd, failed;
905         struct stat st;
906         char *dname;
907
908         *tap_unit = -1;
909
910         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
911                 /*
912                  * Find first unused tap(4) device file
913                  */
914                 tap_fd = open("/dev/tap", TAPDEV_OFLAGS);
915                 if (tap_fd < 0) {
916                         warnc(errno, "Unable to find a free tap(4)");
917                         return -1;
918                 }
919         } else {
920                 /*
921                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
922                  */
923                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
924                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
925                 else
926                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
927
928                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
929
930                 /*
931                  * If we cannot open normally try to connect to it.
932                  */
933                 if (tap_fd < 0)
934                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
935
936                 if (tap_fd < 0) {
937                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
938                         return -1;
939                 }
940         }
941
942         /*
943          * Check whether the device file is a tap(4)
944          */
945         if (fstat(tap_fd, &st) < 0) {
946                 failed = 1;
947         } else if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
948                 dname = fdevname(tap_fd);
949                 if (dname)
950                         dname = strstr(dname, "tap");
951                 if (dname) {
952                         /*
953                          * Bring up the corresponding tap(4) interface
954                          */
955                         *tap_unit = strtol(dname + 3, NULL, 10);
956                         printf("TAP UNIT %d\n", *tap_unit);
957                         if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
958                                 failed = 0;
959                         else
960                                 failed = 1;
961                 } else {
962                         failed = 1;
963                 }
964         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
965                 /*
966                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
967                  * do not have to do anything.
968                  */
969                 failed = 0;
970         } else {
971                 failed = 1;
972         }
973
974         if (failed) {
975                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
976                 close(tap_fd);
977                 tap_fd = -1;
978                 *tap_unit = -1;
979         }
980         return tap_fd;
981 }
982
983 static int
984 unix_connect(const char *path)
985 {
986         struct sockaddr_un sunx;
987         int len;
988         int net_fd;
989         int sndbuf = 262144;
990         struct stat st;
991
992         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
993         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
994         ++len;  /* include nul */
995         sunx.sun_family = AF_UNIX;
996         sunx.sun_len = len;
997
998         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
999         if (net_fd < 0)
1000                 return(-1);
1001         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
1002                 close(net_fd);
1003                 return(-1);
1004         }
1005         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
1006         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
1007                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
1008         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
1009         return(net_fd);
1010 }
1011
1012 #undef TAPDEV_MAJOR
1013 #undef TAPDEV_MINOR
1014 #undef TAPDEV_OFLAGS
1015
1016 /*
1017  * Following syntax is supported,
1018  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1019  *
1020  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1021  *                        tap(4)'s netmask len is z
1022  *
1023  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1024  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1025  *
1026  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1027  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1028  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1029  *
1030  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1031  *
1032  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1033  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1034  *
1035  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1036  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1037  *                        pseudo netif's netmask len is z
1038  */
1039 static
1040 int
1041 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1042 {
1043         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1044         int next_netif_addr;
1045         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1046
1047         *addr = 0;
1048         *mask = 0;
1049
1050         tok = strtok(NULL, ":/");
1051         if (tok == NULL) {
1052                 /*
1053                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1054                  */
1055                 return 0;
1056         }
1057
1058         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1059                 /*
1060                  * tap(4)'s address is supplied
1061                  */
1062                 ifbridge = NULL;
1063
1064                 /*
1065                  * If there is next token, then it may be pseudo
1066                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1067                  */
1068                 next_netif_addr = 0;
1069         } else {
1070                 /*
1071                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1072                  * iface name
1073                  */
1074                 tap_addr = 0;
1075                 ifbridge = tok;
1076
1077                 /*
1078                  * If there is next token, then it must be pseudo
1079                  * netif's address
1080                  */
1081                 next_netif_addr = 1;
1082         }
1083
1084         netmask = netif_addr = 0;
1085
1086         tok = strtok(NULL, ":/");
1087         if (tok == NULL)
1088                 goto back;
1089
1090         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1091                 if (next_netif_addr) {
1092                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1093                         return -1;
1094                 }
1095                 netif_addr = 0;
1096
1097                 /*
1098                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1099                  */
1100                 masklen_str = tok;
1101         } else {
1102                 /*
1103                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1104                  * it must be netmask len
1105                  */
1106                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1107         }
1108
1109         /* Calculate netmask */
1110         if (masklen_str != NULL) {
1111                 u_long masklen;
1112
1113                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1114                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1115                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1116                                         & 0xffffffff);
1117                 } else {
1118                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1119                         return -1;
1120                 }
1121         }
1122
1123         /* Make sure there is no more token left */
1124         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1125                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1126                 return -1;
1127         }
1128
1129 back:
1130         if (tap_unit < 0) {
1131                 /* Do nothing */
1132         } else if (ifbridge == NULL) {
1133                 /* Set tap(4) address/netmask */
1134                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1135                         return -1;
1136         } else {
1137                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1138                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1139                         return -1;
1140         }
1141
1142         *addr = netif_addr;
1143         *mask = netmask;
1144         return 0;
1145 }
1146
1147 /*
1148  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1149  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1150  * in NetifInfo[].
1151  */
1152 static
1153 void
1154 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1155 {
1156         int i, s;
1157
1158         if (netifExpNum == 0)
1159                 return;
1160
1161         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1162         if (s < 0)
1163                 return;
1164
1165         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1166                 struct vknetif_info *info;
1167                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1168                 int tap_fd, tap_unit;
1169                 char *netif;
1170
1171                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1172                 if (netif == NULL) {
1173                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1174                         continue;
1175                 }
1176
1177                 /*
1178                  * Open tap(4) device file and bring up the
1179                  * corresponding interface
1180                  */
1181                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1182                 if (tap_fd < 0)
1183                         continue;
1184
1185                 /*
1186                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1187                  * for pseudo netif
1188                  *
1189                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1190                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1191                  */
1192                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1193                         /*
1194                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1195                          *     down the corresponding interface
1196                          */
1197                         close(tap_fd);
1198                         continue;
1199                 }
1200
1201                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1202                 info->tap_fd = tap_fd;
1203                 info->tap_unit = tap_unit;
1204                 info->netif_addr = netif_addr;
1205                 info->netif_mask = netif_mask;
1206
1207                 NetifNum++;
1208                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1209                         break;
1210         }
1211         close(s);
1212 }
1213
1214 /*
1215  * Create the pid file and leave it open and locked while the vkernel is
1216  * running.  This allows a script to use /usr/bin/lockf to probe whether
1217  * a vkernel is still running (so as not to accidently kill an unrelated
1218  * process from a stale pid file).
1219  */
1220 static
1221 void
1222 writepid(void)
1223 {
1224         char buf[32];
1225         int fd;
1226
1227         if (pid_file != NULL) {
1228                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%ld\n", (long)getpid());
1229                 fd = open(pid_file, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0666);
1230                 if (fd < 0) {
1231                         if (errno == EWOULDBLOCK) {
1232                                 perror("Failed to lock pidfile, "
1233                                        "vkernel already running");
1234                         } else {
1235                                 perror("Failed to create pidfile");
1236                         }
1237                         exit(EX_SOFTWARE);
1238                 }
1239                 ftruncate(fd, 0);
1240                 write(fd, buf, strlen(buf));
1241                 /* leave the file open to maintain the lock */
1242         }
1243 }
1244
1245 static
1246 void
1247 cleanpid( void )
1248 {
1249         if (pid_file != NULL) {
1250                 if (unlink(pid_file) < 0)
1251                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1252         }
1253 }
1254
1255 static
1256 void
1257 usage_err(const char *ctl, ...)
1258 {
1259         va_list va;
1260
1261         va_start(va, ctl);
1262         vfprintf(stderr, ctl, va);
1263         va_end(va);
1264         fprintf(stderr, "\n");
1265         exit(EX_USAGE);
1266 }
1267
1268 static
1269 void
1270 usage_help(_Bool help)
1271 {
1272         fprintf(stderr, "Usage: %s [-hsUv] [-c file] [-e name=value:name=value:...]\n"
1273             "\t[-i file] [-I interface[:address1[:address2][/netmask]]] [-l cpulock]\n"
1274             "\t[-m size] [-n numcpus] [-p file] [-r file]\n", save_av[0]);
1275
1276         if (help)
1277                 fprintf(stderr, "\nArguments:\n"
1278                     "\t-c\tSpecify a readonly CD-ROM image file to be used by the kernel.\n"
1279                     "\t-e\tSpecify an environment to be used by the kernel.\n"
1280                     "\t-h\tThis list of options.\n"
1281                     "\t-i\tSpecify a memory image file to be used by the virtual kernel.\n"
1282                     "\t-I\tCreate a virtual network device.\n"
1283                     "\t-l\tSpecify which, if any, real CPUs to lock virtual CPUs to.\n"
1284                     "\t-m\tSpecify the amount of memory to be used by the kernel in bytes.\n"
1285                     "\t-n\tSpecify the number of CPUs you wish to emulate.\n"
1286                     "\t-p\tSpecify a file in which to store the process ID.\n"
1287                     "\t-r\tSpecify a R/W disk image file to be used by the kernel.\n"
1288                     "\t-s\tBoot into single-user mode.\n"
1289                     "\t-U\tEnable writing to kernel memory and module loading.\n"
1290                     "\t-v\tTurn on verbose booting.\n");
1291
1292         exit(EX_USAGE);
1293 }
1294
1295 void
1296 cpu_reset(void)
1297 {
1298         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1299         closefrom(3);
1300         cleanpid();
1301         execv(save_av[0], save_av);
1302 }
1303
1304 void
1305 cpu_halt(void)
1306 {
1307         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1308         cleanpid();
1309         exit(EX_OK);
1310 }
1311
1312 void
1313 setrealcpu(void)
1314 {
1315         switch(lwp_cpu_lock) {
1316         case LCL_PER_CPU:
1317                 if (bootverbose)
1318                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1319                                 mycpuid, next_cpu);
1320                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1321                 next_cpu++;
1322                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1323                         next_cpu = 0;
1324                 break;
1325         case LCL_SINGLE_CPU:
1326                 if (bootverbose)
1327                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1328                                 mycpuid, next_cpu);
1329                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1330                 break;
1331         default:
1332                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1333                 break;
1334         }
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Allocate and free memory for module loading.  The loaded module
1339  * has to be placed somewhere near the current kernel binary load
1340  * point or the relocations will not work.
1341  *
1342  * I'm not sure why this isn't working.
1343  */
1344 int
1345 vkernel_module_memory_alloc(vm_offset_t *basep, size_t bytes)
1346 {
1347         kprintf("module loading for vkernel64's not currently supported\n");
1348         *basep = 0;
1349         return ENOMEM;
1350 #if 0
1351 #if 1
1352         size_t xtra;
1353         xtra = (PAGE_SIZE - (vm_offset_t)sbrk(0)) & PAGE_MASK;
1354         *basep = (vm_offset_t)sbrk(xtra + bytes) + xtra;
1355         bzero((void *)*basep, bytes);
1356 #else
1357         *basep = (vm_offset_t)mmap((void *)0x000000000, bytes,
1358                                    PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
1359                                    MAP_ANON|MAP_SHARED, -1, 0);
1360         if ((void *)*basep == MAP_FAILED)
1361                 return ENOMEM;
1362 #endif
1363         kprintf("basep %p %p %zd\n",
1364                 (void *)vkernel_module_memory_alloc, (void *)*basep, bytes);
1365         return 0;
1366 #endif
1367 }
1368
1369 void
1370 vkernel_module_memory_free(vm_offset_t base, size_t bytes)
1371 {
1372 #if 0
1373 #if 0
1374         munmap((void *)base, bytes);
1375 #endif
1376 #endif
1377 }