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 1.52 2008/05/10 17:24:12 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 <vm/vm_page.h>
  54
  55 #include <machine/cpu.h>
  56 #include <machine/globaldata.h>
  57 #include <machine/tls.h>
  58 #include <machine/md_var.h>
  59 #include <machine/vmparam.h>
  60 #include <cpu/specialreg.h>
  61
  62 #include <net/if.h>
  63 #include <net/if_arp.h>
  64 #include <net/ethernet.h>
  65 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
  66 #include <netinet/in.h>
  67 #include <arpa/inet.h>
  68
  69 #include <stdio.h>
  70 #include <stdlib.h>
  71 #include <stdarg.h>
  72 #include <unistd.h>
  73 #include <fcntl.h>
  74 #include <string.h>
  75 #include <err.h>
  76 #include <errno.h>
  77 #include <assert.h>
  78
  79 vm_paddr_t phys_avail[16];
  80 vm_paddr_t Maxmem;
  81 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
  82 int MemImageFd = -1;
  83 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
  84 int DiskNum;
  85 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
  86 int NetifNum;
  87 char *pid_file;
  88 vm_offset_t KvaStart;
  89 vm_offset_t KvaEnd;
  90 vm_offset_t KvaSize;
  91 vm_offset_t virtual_start;
  92 vm_offset_t virtual_end;
  93 vm_offset_t kernel_vm_end;
  94 vm_offset_t crashdumpmap;
  95 vm_offset_t clean_sva;
  96 vm_offset_t clean_eva;
  97 struct msgbuf *msgbufp;
  98 caddr_t ptvmmap;
  99 vpte_t  *KernelPTD;
 100 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
 101 u_int cpu_feature;      /* XXX */
 102 int tsc_present;
 103 int64_t tsc_frequency;
 104 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
 105 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
 106 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
 107 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
 108
 109 struct privatespace *CPU_prvspace;
 110
 111 static struct trapframe proc0_tf;
 112 static void *proc0paddr;
 113
 114 static void init_sys_memory(char *imageFile);
 115 static void init_kern_memory(void);
 116 static void init_globaldata(void);
 117 static void init_vkernel(void);
 118 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type);
 119 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
 120 static void writepid( void );
 121 static void cleanpid( void );
 122 static void usage(const char *ctl, ...);
 123
 124 static int save_ac;
 125 static char **save_av;
 126
 127 /*
 128  * Kernel startup for virtual kernels - standard main()
 129  */
 130 int
 131 main(int ac, char **av)
 132 {
 133         char *memImageFile = NULL;
 134         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
 135         char *diskFile[VKDISK_MAX];
 136         char *cdFile[VKDISK_MAX];
 137         char *suffix;
 138         char *endp;
 139         int netifFileNum = 0;
 140         int diskFileNum = 0;
 141         int cdFileNum = 0;
 142         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
 143         int c;
 144         int i;
 145         int n;
 146         int real_vkernel_enable;
 147         int supports_sse;
 148         size_t vsize;
 149
 150         save_ac = ac;
 151         save_av = av;
 152
 153         /*
 154          * Process options
 155          */
 156         kernel_mem_readonly = 1;
 157 #ifdef SMP
 158         optcpus = 2;
 159 #endif
 160         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
 161
 162         real_vkernel_enable = 0;
 163         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
 164         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
 165
 166         if (real_vkernel_enable == 0) {
 167                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
 168                         "to 1 to execute a vkernel!");
 169         }
 170
 171         real_ncpus = 1;
 172         vsize = sizeof(real_ncpus);
 173         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
 174
 175         while ((c = getopt(ac, av, "c:svl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
 176                 switch(c) {
 177                 case 'e':
 178                         /*
 179                          * name=value:name=value:name=value...
 180                          */
 181                         n = strlen(optarg);
 182                         kern_envp = malloc(n + 2);
 183                         for (i = 0; i < n; ++i) {
 184                                 if (optarg[i] == ':')
 185                                         kern_envp[i] = 0;
 186                                 else
 187                                         kern_envp[i] = optarg[i];
 188                         }
 189                         kern_envp[i++] = 0;
 190                         kern_envp[i++] = 0;
 191                         break;
 192                 case 's':
 193                         boothowto |= RB_SINGLE;
 194                         break;
 195                 case 'v':
 196                         bootverbose = 1;
 197                         break;
 198                 case 'i':
 199                         memImageFile = optarg;
 200                         break;
 201                 case 'I':
 202                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
 203                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
 204                         break;
 205                 case 'r':
 206                         if (bootOnDisk < 0)
 207                                 bootOnDisk = 1;
 208                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
 209                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
 210                         break;
 211                 case 'c':
 212                         if (bootOnDisk < 0)
 213                                 bootOnDisk = 0;
 214                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
 215                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
 216                         break;
 217                 case 'm':
 218                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
 219                         if (suffix) {
 220                                 switch(*suffix) {
 221                                 case 'g':
 222                                 case 'G':
 223                                         Maxmem_bytes <<= 30;
 224                                         break;
 225                                 case 'm':
 226                                 case 'M':
 227                                         Maxmem_bytes <<= 20;
 228                                         break;
 229                                 case 'k':
 230                                 case 'K':
 231                                         Maxmem_bytes <<= 10;
 232                                         break;
 233                                 default:
 234                                         Maxmem_bytes = 0;
 235                                         usage("Bad maxmem option");
 236                                         /* NOT REACHED */
 237                                         break;
 238                                 }
 239                         }
 240                         break;
 241                 case 'l':
 242                         next_cpu = -1;
 243                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
 244                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
 245                                 if (optarg[3] == ',') {
 246                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
 247                                         if (*endp != '\0')
 248                                                 usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
 249                                 } else {
 250                                         next_cpu = 0;
 251                                 }
 252                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
 253                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
 254                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
 255                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
 256                         } else {
 257                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
 258                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
 259                                 if (*endp != '\0')
 260                                         usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
 261                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
 262                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
 263                         }
 264                         break;
 265                 case 'n':
 266                         /*
 267                          * This value is set up by mp_start(), don't just
 268                          * set ncpus here.
 269                          */
 270 #ifdef SMP
 271                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
 272                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
 273                                 usage("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
 274 #else
 275                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
 276                                 usage("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
 277                         }
 278 #endif
 279
 280                         break;
 281                 case 'p':
 282                         pid_file = optarg;
 283                         break;
 284                 case 'U':
 285                         kernel_mem_readonly = 0;
 286                         break;
 287                 }
 288         }
 289
 290         writepid();
 291         cpu_disable_intr();
 292         init_sys_memory(memImageFile);
 293         init_kern_memory();
 294         init_globaldata();
 295         init_vkernel();
 296         setrealcpu();
 297         init_kqueue();
 298
 299         /*
 300          * Check TSC
 301          */
 302         vsize = sizeof(tsc_present);
 303         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
 304         vsize = sizeof(tsc_frequency);
 305         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
 306         if (tsc_present)
 307                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
 308
 309         /*
 310          * Check SSE
 311          */
 312         vsize = sizeof(supports_sse);
 313         supports_sse = 0;
 314         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
 315         init_fpu(supports_sse);
 316         if (supports_sse)
 317                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
 318
 319         /*
 320          * We boot from the first installed disk.
 321          */
 322         if (bootOnDisk == 1) {
 323                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
 324                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
 325         } else {
 326                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
 327                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
 328         }
 329         init_netif(netifFile, netifFileNum);
 330         init_exceptions();
 331         mi_startup();
 332         /* NOT REACHED */
 333         exit(1);
 334 }
 335
 336 /*
 337  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
 338  */
 339 static
 340 void
 341 init_sys_memory(char *imageFile)
 342 {
 343         struct stat st;
 344         int i;
 345         int fd;
 346
 347         /*
 348          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
 349          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
 350          */
 351
 352         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
 353                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
 354         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) &&
 355             Maxmem_bytes == 0) {
 356                 err(1, "Cannot create new memory file %s unless "
 357                        "system memory size is specified with -m",
 358                        imageFile);
 359                 /* NOT REACHED */
 360         }
 361
 362         /*
 363          * Maxmem must be known at this time
 364          */
 365         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
 366                 err(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
 367                        "multiples of %dMB only",
 368                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
 369                 /* NOT REACHED */
 370         }
 371
 372         /*
 373          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
 374          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
 375          * to use the same image file.
 376          */
 377         if (imageFile == NULL) {
 378                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
 379                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
 380                         fd = open(imageFile,
 381                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 382                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
 383                                 free(imageFile);
 384                                 continue;
 385                         }
 386                         break;
 387                 }
 388         } else {
 389                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 390         }
 391         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
 392         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
 393                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
 394                 /* NOT REACHED */
 395         }
 396
 397         /*
 398          * Truncate or extend the file as necessary.
 399          */
 400         if (st.st_size > Maxmem_bytes) {
 401                 ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
 402         } else if (st.st_size < Maxmem_bytes) {
 403                 char *zmem;
 404                 off_t off = st.st_size & ~SEG_MASK;
 405
 406                 kprintf("%s: Reserving blocks for memory image\n", imageFile);
 407                 zmem = malloc(SEG_SIZE);
 408                 bzero(zmem, SEG_SIZE);
 409                 lseek(fd, off, SEEK_SET);
 410                 while (off < Maxmem_bytes) {
 411                         if (write(fd, zmem, SEG_SIZE) != SEG_SIZE) {
 412                                 err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
 413                                 /* NOT REACHED */
 414                         }
 415                         off += SEG_SIZE;
 416                 }
 417                 if (fsync(fd) < 0)
 418                         err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
 419                 free(zmem);
 420         }
 421         MemImageFd = fd;
 422         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
 423 }
 424
 425 /*
 426  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
 427  * MAP_VPAGETABLE
 428  */
 429
 430 static
 431 void
 432 init_kern_memory(void)
 433 {
 434         void *base;
 435         void *try;
 436         char *zero;
 437         char dummy;
 438         char *topofstack = &dummy;
 439         vpte_t pte;
 440         int i;
 441
 442         /*
 443          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
 444          * kernel image itself is not made part of this memory for the
 445          * moment.
 446          *
 447          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
 448          * offset KernelPTD.
 449          *
 450          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
 451          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
 452          * Try a number of different locations.
 453          */
 454         try = (void *)0x40000000;
 455         base = NULL;
 456         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
 457                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
 458                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
 459                             MemImageFd, 0);
 460                 if (base == try)
 461                         break;
 462                 if (base != MAP_FAILED)
 463                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
 464                 try = (char *)try + 0x10000000;
 465         }
 466         if (base != try) {
 467                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
 468                 /* NOT REACHED */
 469         }
 470         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
 471         KvaStart = (vm_offset_t)base;
 472         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
 473         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
 474         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
 475
 476         /*
 477          * Create a top-level page table self-mapping itself.
 478          *
 479          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
 480          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
 481          */
 482         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
 483         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
 484                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
 485                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
 486         }
 487
 488         /*
 489          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
 490          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
 491          * at the base so we go one more loop then normal.
 492          */
 493         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
 494         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
 495                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
 496                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
 497         }
 498
 499         /*
 500          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
 501          * file.  This is approximately a megabyte.
 502          */
 503         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
 504         zero = malloc(PAGE_SIZE);
 505         bzero(zero, PAGE_SIZE);
 506         while (i) {
 507                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
 508                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
 509         }
 510         free(zero);
 511
 512         /*
 513          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
 514          * for easy kernel page table manipulation.
 515          *
 516          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
 517          */
 518         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
 519                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
 520         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
 521         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
 522         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
 523
 524         /*
 525          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
 526          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
 527          */
 528         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
 529                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
 530         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
 531         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
 532
 533         /*
 534          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
 535          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
 536          */
 537         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
 538                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
 539         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
 540         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
 541
 542         /*
 543          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some
 544          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
 545          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
 546          * don't need to create any new page table pages.
 547          */
 548         kernel_vm_end = virtual_start;
 549
 550         /*
 551          * Allocate space for process 0's UAREA.
 552          */
 553         proc0paddr = (void *)virtual_start;
 554         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
 555                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
 556                 virtual_start += PAGE_SIZE;
 557                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 558         }
 559
 560         /*
 561          * crashdumpmap
 562          */
 563         crashdumpmap = virtual_start;
 564         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
 565
 566         /*
 567          * msgbufp maps the system message buffer
 568          */
 569         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
 570         msgbufp = (void *)virtual_start;
 571         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
 572                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
 573                 virtual_start += PAGE_SIZE;
 574                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 575         }
 576         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 577
 578         /*
 579          * used by kern_memio for /dev/mem access
 580          */
 581         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
 582         virtual_start += PAGE_SIZE;
 583
 584         /*
 585          * Bootstrap the kernel_pmap
 586          */
 587         pmap_bootstrap();
 588 }
 589
 590 /*
 591  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
 592  * virtual_start and phys_avail[0]
 593  */
 594 static
 595 void
 596 init_globaldata(void)
 597 {
 598         int i;
 599         vm_paddr_t pa;
 600         vm_offset_t va;
 601
 602         /*
 603          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
 604          * amount of KVA since the privatespace structure includes two
 605          * whole page table mappings.
 606          */
 607         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
 608         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
 609         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
 610
 611         /*
 612          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
 613          * portion of the space and the idle stack and map the pages
 614          * into KVA.  For cpu #0 only.
 615          */
 616         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
 617                 pa = phys_avail[0];
 618                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
 619                 pmap_kenter_quick(va, pa);
 620                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 621         }
 622         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
 623                 pa = phys_avail[0];
 624                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
 625                 pmap_kenter_quick(va, pa);
 626                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
 627         }
 628
 629         /*
 630          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
 631          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
 632          */
 633         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
 638  */
 639 static
 640 void
 641 init_vkernel(void)
 642 {
 643         struct mdglobaldata *gd;
 644
 645         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
 646         bzero(gd, sizeof(*gd));
 647
 648         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
 649         thread0.td_gd = &gd->mi;
 650         ncpus = 1;
 651         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
 652         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
 653         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
 654         init_param1();
 655         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
 656         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
 657         cpu_gdinit(gd, 0);
 658         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
 659         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
 660
 661         /*init_locks();*/
 662         cninit();
 663         rand_initialize();
 664 #if 0   /* #ifdef DDB */
 665         kdb_init();
 666         if (boothowto & RB_KDB)
 667                 Debugger("Boot flags requested debugger");
 668 #endif
 669 #if 0
 670         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
 671 #endif
 672         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
 673
 674 #if 0
 675         /*
 676          * Map the message buffer
 677          */
 678         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
 679                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
 680         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
 681 #endif
 682 #if 0
 683         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
 684         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
 685 #endif
 686 }
 687
 688 /*
 689  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.
 690  * If specified they each should point to a disk image,
 691  * the first of which will become the root disk.
 692  *
 693  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
 694  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
 695  * O_DIRECT to remove the duplication.
 696  */
 697 static
 698 void
 699 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
 700 {
 701         int i;
 702
 703         if (diskFileNum == 0)
 704                 return;
 705
 706         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
 707                 char *fname;
 708                 fname = diskExp[i];
 709
 710                 if (fname == NULL) {
 711                         warnx("Invalid argument to '-r'");
 712                         continue;
 713                 }
 714
 715                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
 716                         struct stat st;
 717                         struct vkdisk_info* info = NULL;
 718                         int fd;
 719                         size_t l = 0;
 720
 721                         if (type == VKD_DISK)
 722                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
 723                         else
 724                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
 725                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
 726                                 if (errno == EAGAIN)
 727                                         fprintf(stderr, "You may already have a vkernel using this disk image!\n");
 728                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
 729                                 /* NOT REACHED */
 730                         }
 731                         /* get rid of O_NONBLOCK, keep O_DIRECT */
 732                         if (type == VKD_DISK)
 733                                 fcntl(fd, F_SETFL, O_DIRECT);
 734
 735                         info = &DiskInfo[DiskNum];
 736                         l = strlen(fname);
 737
 738                         info->unit = i;
 739                         info->fd = fd;
 740                         info->type = type;
 741                         memcpy(info->fname, fname, l);
 742
 743                         if (DiskNum == 0) {
 744                                 if (type == VKD_CD)
 745                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
 746                                 else if (type == VKD_DISK)
 747                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
 748                         }
 749
 750                         DiskNum++;
 751                 } else {
 752                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
 753                         continue;
 754                 }
 755         }
 756 }
 757
 758 static
 759 int
 760 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
 761 {
 762         struct ifreq ifr;
 763         int flags;
 764
 765         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
 766
 767         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
 768         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
 769                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
 770                 return -1;
 771         }
 772
 773         /*
 774          * Adjust if_flags
 775          *
 776          * If the flags are already set/cleared, then we return
 777          * immediately to avoid extra syscalls
 778          */
 779         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
 780         if (f < 0) {
 781                 /* Turn off flags */
 782                 f = -f;
 783                 if ((flags & f) == 0)
 784                         return 0;
 785                 flags &= ~f;
 786         } else {
 787                 /* Turn on flags */
 788                 if (flags & f)
 789                         return 0;
 790                 flags |= f;
 791         }
 792
 793         /*
 794          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
 795          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
 796          */
 797         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
 798
 799         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
 800         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
 801         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
 802                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
 803                 return -1;
 804         }
 805         return 0;
 806 }
 807
 808 static
 809 int
 810 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
 811 {
 812         struct ifaliasreq ifra;
 813         struct sockaddr_in *in;
 814
 815         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
 816         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
 817
 818         /* Setup address */
 819         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
 820         in->sin_family = AF_INET;
 821         in->sin_len = sizeof(*in);
 822         in->sin_addr.s_addr = addr;
 823
 824         if (mask != 0) {
 825                 /* Setup netmask */
 826                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
 827                 in->sin_len = sizeof(*in);
 828                 in->sin_addr.s_addr = mask;
 829         }
 830
 831         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
 832                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
 833                 return -1;
 834         }
 835         return 0;
 836 }
 837
 838 static
 839 int
 840 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
 841 {
 842         struct ifbreq ifbr;
 843         struct ifdrv ifd;
 844
 845         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
 846         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
 847                  "tap%d", tap_unit);
 848
 849         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
 850         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
 851         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
 852         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
 853         ifd.ifd_data = &ifbr;
 854
 855         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
 856                 /*
 857                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
 858                  * a member of the bridge(4)
 859                  */
 860                 if (errno != EEXIST) {
 861                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
 862                         return -1;
 863                 }
 864         }
 865         return 0;
 866 }
 867
 868 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
 869
 870 /* XXX major()/minor() can't be used in vkernel */
 871 #define TAPDEV_MAJOR(x) ((int)(((u_int)(x) >> 8) & 0xff))
 872 #define TAPDEV_MINOR(x) ((int)((x) & 0xffff00ff))
 873
 874 #ifndef TAP_CDEV_MAJOR
 875 #define TAP_CDEV_MAJOR  149
 876 #endif
 877
 878 /*
 879  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
 880  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
 881  * tap(4) interface.
 882  *
 883  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
 884  */
 885 static
 886 int
 887 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
 888 {
 889         char tap_dev[MAXPATHLEN];
 890         int tap_fd, failed;
 891         struct stat st;
 892
 893         *tap_unit = -1;
 894
 895         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
 896                 int i;
 897                 int lasterr = 0;
 898
 899                 /*
 900                  * Find first unused tap(4) device file
 901                  */
 902                 for (i = 0; ; ++i) {
 903                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/tap%d", i);
 904                         tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
 905                         if (tap_fd >= 0 || errno == ENOENT)
 906                                 break;
 907                         lasterr = errno;
 908                 }
 909                 if (tap_fd < 0) {
 910                         warnc(lasterr, "Unable to find a free tap(4)");
 911                         return -1;
 912                 }
 913         } else {
 914                 /*
 915                  * User supplied tap(4) device file
 916                  */
 917                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
 918                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
 919                 else
 920                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
 921
 922                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
 923                 if (tap_fd < 0) {
 924                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
 925                         return -1;
 926                 }
 927         }
 928
 929         /*
 930          * Check whether the device file is a tap(4)
 931          */
 932         failed = 1;
 933         if (fstat(tap_fd, &st) == 0 && S_ISCHR(st.st_mode) &&
 934             TAPDEV_MAJOR(st.st_rdev) == TAP_CDEV_MAJOR) {
 935                 *tap_unit = TAPDEV_MINOR(st.st_rdev);
 936
 937                 /*
 938                  * Bring up the corresponding tap(4) interface
 939                  */
 940                 if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
 941                         failed = 0;
 942         } else {
 943                 warnx("%s is not a tap(4) device", tap_dev);
 944         }
 945
 946         if (failed) {
 947                 close(tap_fd);
 948                 tap_fd = -1;
 949                 *tap_unit = -1;
 950         }
 951         return tap_fd;
 952 }
 953
 954 #undef TAPDEV_MAJOR
 955 #undef TAPDEV_MINOR
 956 #undef TAPDEV_OFLAGS
 957
 958 /*
 959  * Following syntax is supported,
 960  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
 961  *
 962  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
 963  *                        tap(4)'s netmask len is z
 964  *
 965  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
 966  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
 967  *
 968  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
 969  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
 970  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
 971  *
 972  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
 973  *
 974  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
 975  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
 976  *
 977  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
 978  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
 979  *                        pseudo netif's netmask len is z
 980  */
 981 static
 982 int
 983 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
 984 {
 985         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
 986         int next_netif_addr;
 987         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
 988
 989         *addr = 0;
 990         *mask = 0;
 991
 992         tok = strtok(NULL, ":/");
 993         if (tok == NULL) {
 994                 /*
 995                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
 996                  */
 997                 return 0;
 998         }
 999
1000         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1001                 /*
1002                  * tap(4)'s address is supplied
1003                  */
1004                 ifbridge = NULL;
1005
1006                 /*
1007                  * If there is next token, then it may be pseudo
1008                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1009                  */
1010                 next_netif_addr = 0;
1011         } else {
1012                 /*
1013                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1014                  * iface name
1015                  */
1016                 tap_addr = 0;
1017                 ifbridge = tok;
1018
1019                 /*
1020                  * If there is next token, then it must be pseudo
1021                  * netif's address
1022                  */
1023                 next_netif_addr = 1;
1024         }
1025
1026         netmask = netif_addr = 0;
1027
1028         tok = strtok(NULL, ":/");
1029         if (tok == NULL)
1030                 goto back;
1031
1032         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1033                 if (next_netif_addr) {
1034                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1035                         return -1;
1036                 }
1037                 netif_addr = 0;
1038
1039                 /*
1040                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1041                  */
1042                 masklen_str = tok;
1043         } else {
1044                 /*
1045                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1046                  * it must be netmask len
1047                  */
1048                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1049         }
1050
1051         /* Calculate netmask */
1052         if (masklen_str != NULL) {
1053                 u_long masklen;
1054
1055                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1056                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1057                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1058                                         & 0xffffffff);
1059                 } else {
1060                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1061                         return -1;
1062                 }
1063         }
1064
1065         /* Make sure there is no more token left */
1066         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1067                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1068                 return -1;
1069         }
1070
1071 back:
1072         if (ifbridge == NULL) {
1073                 /* Set tap(4) address/netmask */
1074                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1075                         return -1;
1076         } else {
1077                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1078                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1079                         return -1;
1080         }
1081
1082         *addr = netif_addr;
1083         *mask = netmask;
1084         return 0;
1085 }
1086
1087 /*
1088  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1089  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1090  * in NetifInfo[].
1091  */
1092 static
1093 void
1094 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1095 {
1096         int i, s;
1097
1098         if (netifExpNum == 0)
1099                 return;
1100
1101         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1102         if (s < 0)
1103                 return;
1104
1105         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1106                 struct vknetif_info *info;
1107                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1108                 int tap_fd, tap_unit;
1109                 char *netif;
1110
1111                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1112                 if (netif == NULL) {
1113                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1114                         continue;
1115                 }
1116
1117                 /*
1118                  * Open tap(4) device file and bring up the
1119                  * corresponding interface
1120                  */
1121                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1122                 if (tap_fd < 0)
1123                         continue;
1124
1125                 /*
1126                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1127                  * for pseudo netif
1128                  *
1129                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1130                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1131                  */
1132                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1133                         /*
1134                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1135                          *     down the corresponding interface
1136                          */
1137                         close(tap_fd);
1138                         continue;
1139                 }
1140
1141                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1142                 info->tap_fd = tap_fd;
1143                 info->tap_unit = tap_unit;
1144                 info->netif_addr = netif_addr;
1145                 info->netif_mask = netif_mask;
1146
1147                 NetifNum++;
1148                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1149                         break;
1150         }
1151         close(s);
1152 }
1153
1154 static
1155 void
1156 writepid( void )
1157 {
1158         pid_t self;
1159         FILE *fp;
1160
1161         if (pid_file != NULL) {
1162                 self = getpid();
1163                 fp = fopen(pid_file, "w");
1164
1165                 if (fp != NULL) {
1166                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1167                         fclose(fp);
1168                 }
1169                 else {
1170                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1171                 }
1172         }
1173 }
1174
1175 static
1176 void
1177 cleanpid( void )
1178 {
1179         if (pid_file != NULL) {
1180                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1181                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1182         }
1183 }
1184
1185 static
1186 void
1187 usage(const char *ctl, ...)
1188 {
1189         va_list va;
1190
1191         va_start(va, ctl);
1192         vfprintf(stderr, ctl, va);
1193         va_end(va);
1194         fprintf(stderr, "\n");
1195         exit(1);
1196 }
1197
1198 void
1199 cpu_reset(void)
1200 {
1201         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1202         closefrom(3);
1203         cleanpid();
1204         execv(save_av[0], save_av);
1205 }
1206
1207 void
1208 cpu_halt(void)
1209 {
1210         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1211         cleanpid();
1212         exit(0);
1213 }
1214
1215 void
1216 setrealcpu(void)
1217 {
1218         switch(lwp_cpu_lock) {
1219         case LCL_PER_CPU:
1220                 if (bootverbose)
1221                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1222                                 mycpuid, next_cpu);
1223                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1224                 next_cpu++;
1225                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1226                         next_cpu = 0;
1227                 break;
1228         case LCL_SINGLE_CPU:
1229                 if (bootverbose)
1230                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1231                                 mycpuid, next_cpu);
1232                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1233                 break;
1234         default:
1235                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1236                 break;
1237         }
1238 }
1239