style(9) - Prefer a lack of case '?' fallthrough for getopt
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / init.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/init.c,v 1.56 2008/05/27 07:48:00 dillon Exp $
35  */
36
37 #include <sys/types.h>
38 #include <sys/systm.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/stat.h>
41 #include <sys/mman.h>
42 #include <sys/cons.h>
43 #include <sys/random.h>
44 #include <sys/vkernel.h>
45 #include <sys/tls.h>
46 #include <sys/reboot.h>
47 #include <sys/proc.h>
48 #include <sys/msgbuf.h>
49 #include <sys/vmspace.h>
50 #include <sys/socket.h>
51 #include <sys/sockio.h>
52 #include <sys/sysctl.h>
53 #include <sys/un.h>
54 #include <vm/vm_page.h>
55
56 #include <machine/cpu.h>
57 #include <machine/globaldata.h>
58 #include <machine/tls.h>
59 #include <machine/md_var.h>
60 #include <machine/vmparam.h>
61 #include <cpu/specialreg.h>
62
63 #include <net/if.h>
64 #include <net/if_arp.h>
65 #include <net/ethernet.h>
66 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
67 #include <netinet/in.h>
68 #include <arpa/inet.h>
69
70 #include <stdio.h>
71 #include <stdlib.h>
72 #include <stdarg.h>
73 #include <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 int 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 u_int cpu_feature;      /* XXX */
108 int tsc_present;
109 int64_t tsc_frequency;
110 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
111 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
112 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
113 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
114
115 int via_feature_xcrypt = 0;     /* XXX */
116 int via_feature_rng = 0;        /* XXX */
117
118 struct privatespace *CPU_prvspace;
119
120 static struct trapframe proc0_tf;
121 static void *proc0paddr;
122
123 static void init_sys_memory(char *imageFile);
124 static void init_kern_memory(void);
125 static void init_globaldata(void);
126 static void init_vkernel(void);
127 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type); 
128 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
129 static void writepid(void);
130 static void cleanpid(void);
131 static int unix_connect(const char *path);
132 static void usage_err(const char *ctl, ...);
133 static void usage_help(_Bool);
134
135 static int save_ac;
136 static char **save_av;
137
138 /*
139  * Kernel startup for virtual kernels - standard main() 
140  */
141 int
142 main(int ac, char **av)
143 {
144         char *memImageFile = NULL;
145         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
146         char *diskFile[VKDISK_MAX];
147         char *cdFile[VKDISK_MAX];
148         char *suffix;
149         char *endp;
150         int netifFileNum = 0;
151         int diskFileNum = 0;
152         int cdFileNum = 0;
153         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
154         int c;
155         int i;
156         int j;
157         int n;
158         int isq;
159         int real_vkernel_enable;
160         int supports_sse;
161         size_t vsize;
162         
163         save_ac = ac;
164         save_av = av;
165
166         /*
167          * Process options
168          */
169         kernel_mem_readonly = 1;
170 #ifdef SMP
171         optcpus = 2;
172 #endif
173         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
174
175         real_vkernel_enable = 0;
176         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
177         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
178         
179         if (real_vkernel_enable == 0) {
180                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
181                         "to 1 to execute a vkernel!");
182         }
183
184         real_ncpus = 1;
185         vsize = sizeof(real_ncpus);
186         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
187
188         if (ac < 2)
189                 usage_help(false);
190
191         while ((c = getopt(ac, av, "c:hsvl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
192                 switch(c) {
193                 case 'e':
194                         /*
195                          * name=value:name=value:name=value...
196                          * name="value"...
197                          *
198                          * Allow values to be quoted but note that shells
199                          * may remove the quotes, so using this feature
200                          * to embed colons may require a backslash.
201                          */
202                         n = strlen(optarg);
203                         isq = 0;
204                         kern_envp = malloc(n + 2);
205                         for (i = j = 0; i < n; ++i) {
206                                 if (optarg[i] == '"')
207                                         isq ^= 1;
208                                 else if (optarg[i] == '\'')
209                                         isq ^= 2;
210                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
211                                         kern_envp[j++] = 0;
212                                 else
213                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
214                         }
215                         kern_envp[j++] = 0;
216                         kern_envp[j++] = 0;
217                         break;
218                 case 's':
219                         boothowto |= RB_SINGLE;
220                         break;
221                 case 'v':
222                         bootverbose = 1;
223                         break;
224                 case 'i':
225                         memImageFile = optarg;
226                         break;
227                 case 'I':
228                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
229                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
230                         break;
231                 case 'r':
232                         if (bootOnDisk < 0)
233                                 bootOnDisk = 1;
234                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
235                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
236                         break;
237                 case 'c':
238                         if (bootOnDisk < 0)
239                                 bootOnDisk = 0;
240                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
241                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
242                         break;
243                 case 'm':
244                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
245                         if (suffix) {
246                                 switch(*suffix) {
247                                 case 'g':
248                                 case 'G':
249                                         Maxmem_bytes <<= 30;
250                                         break;
251                                 case 'm':
252                                 case 'M':
253                                         Maxmem_bytes <<= 20;
254                                         break;
255                                 case 'k':
256                                 case 'K':
257                                         Maxmem_bytes <<= 10;
258                                         break;
259                                 default:
260                                         Maxmem_bytes = 0;
261                                         usage_err("Bad maxmem option");
262                                         /* NOT REACHED */
263                                         break;
264                                 }
265                         }
266                         break;
267                 case 'l':
268                         next_cpu = -1;
269                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
270                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
271                                 if (optarg[3] == ',') {
272                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
273                                         if (*endp != '\0')
274                                                 usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
275                                 } else {
276                                         next_cpu = 0;
277                                 }
278                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
279                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
280                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
281                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
282                         } else {
283                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
284                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
285                                 if (*endp != '\0')
286                                         usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
287                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
288                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
289                         }
290                         break;
291                 case 'n':
292                         /*
293                          * This value is set up by mp_start(), don't just
294                          * set ncpus here.
295                          */
296 #ifdef SMP
297                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
298                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
299                                 usage_err("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
300 #else
301                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
302                                 usage_err("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
303                         }
304 #endif
305                         
306                         break;
307                 case 'p':
308                         pid_file = optarg;      
309                         break;
310                 case 'U':
311                         kernel_mem_readonly = 0;
312                         break;
313                 case 'h':
314                         usage_help(true);
315                         break;
316                 default:
317                         usage_help(false);
318                 }
319         }
320
321         writepid();
322         cpu_disable_intr();
323         init_sys_memory(memImageFile);
324         init_kern_memory();
325         init_globaldata();
326         init_vkernel();
327         setrealcpu();
328         init_kqueue();
329
330         /*
331          * Check TSC
332          */
333         vsize = sizeof(tsc_present);
334         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
335         vsize = sizeof(tsc_frequency);
336         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
337         if (tsc_present)
338                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
339
340         /*
341          * Check SSE
342          */
343         vsize = sizeof(supports_sse);
344         supports_sse = 0;
345         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
346         init_fpu(supports_sse);
347         if (supports_sse)
348                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
349
350         /*
351          * We boot from the first installed disk.
352          */
353         if (bootOnDisk == 1) {
354                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
355                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
356         } else {
357                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
358                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
359         }
360         init_netif(netifFile, netifFileNum);
361         init_exceptions();
362         mi_startup();
363         /* NOT REACHED */
364         exit(EX_SOFTWARE);
365 }
366
367 /*
368  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
369  */
370 static
371 void
372 init_sys_memory(char *imageFile)
373 {
374         struct stat st;
375         int i;
376         int fd;
377
378         /*
379          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
380          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
381          */
382
383         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
384                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
385         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) && 
386             Maxmem_bytes == 0) {
387                 err(1, "Cannot create new memory file %s unless "
388                        "system memory size is specified with -m",
389                        imageFile);
390                 /* NOT REACHED */
391         }
392
393         /*
394          * Maxmem must be known at this time
395          */
396         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
397                 err(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
398                        "multiples of %dMB only",
399                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
400                 /* NOT REACHED */
401         }
402
403         /*
404          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
405          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
406          * to use the same image file.
407          */
408         if (imageFile == NULL) {
409                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
410                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
411                         fd = open(imageFile, 
412                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
413                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
414                                 free(imageFile);
415                                 continue;
416                         }
417                         break;
418                 }
419         } else {
420                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
421         }
422         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
423         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
424                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
425                 /* NOT REACHED */
426         }
427
428         /*
429          * Truncate or extend the file as necessary.  Clean out the contents
430          * of the file, we want it to be full of holes so we don't waste
431          * time reading in data from an old file that we no longer care
432          * about.
433          */
434         ftruncate(fd, 0);
435         ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
436
437         MemImageFd = fd;
438         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
439         physmem = Maxmem;
440 }
441
442 /*
443  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
444  * MAP_VPAGETABLE
445  */
446
447 static
448 void
449 init_kern_memory(void)
450 {
451         void *base;
452         void *try;
453         char *zero;
454         char dummy;
455         char *topofstack = &dummy;
456         vpte_t pte;
457         int i;
458
459         /*
460          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
461          * kernel image itself is not made part of this memory for the
462          * moment.
463          *
464          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
465          * offset KernelPTD.
466          *
467          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
468          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
469          * Try a number of different locations.
470          */
471         try = (void *)0x40000000;
472         base = NULL;
473         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
474                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
475                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
476                             MemImageFd, 0);
477                 if (base == try)
478                         break;
479                 if (base != MAP_FAILED)
480                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
481                 try = (char *)try + 0x10000000;
482         }
483         if (base != try) {
484                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
485                 /* NOT REACHED */
486         }
487         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
488         KvaStart = (vm_offset_t)base;
489         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
490         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
491
492         /* cannot use kprintf yet */
493         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
494
495         /*
496          * Create a top-level page table self-mapping itself. 
497          *
498          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
499          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
500          */
501         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
502         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
503                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
504                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
505         }
506
507         /*
508          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
509          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
510          * at the base so we go one more loop then normal.
511          */
512         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
513         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
514                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
515                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
516         }
517
518         /*
519          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
520          * file.  This is approximately a megabyte.
521          */
522         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
523         zero = malloc(PAGE_SIZE);
524         bzero(zero, PAGE_SIZE);
525         while (i) {
526                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
527                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
528         }
529         free(zero);
530
531         /*
532          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
533          * for easy kernel page table manipulation.
534          *
535          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
536          */
537         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
538                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
539         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
540         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
541         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
542
543         /*
544          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
545          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
546          */
547         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
548                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
549         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
550         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
551
552         /*
553          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
554          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
555          */
556         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
557                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
558         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
559         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
560
561         /*
562          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some 
563          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
564          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
565          * don't need to create any new page table pages.
566          */
567         kernel_vm_end = virtual_start;
568
569         /*
570          * Allocate space for process 0's UAREA.
571          */
572         proc0paddr = (void *)virtual_start;
573         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
574                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
575                 virtual_start += PAGE_SIZE;
576                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
577         }
578
579         /*
580          * crashdumpmap
581          */
582         crashdumpmap = virtual_start;
583         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
584
585         /*
586          * msgbufp maps the system message buffer
587          */
588         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
589         msgbufp = (void *)virtual_start;
590         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
591                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
592                 virtual_start += PAGE_SIZE;
593                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
594         }
595         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
596
597         /*
598          * used by kern_memio for /dev/mem access
599          */
600         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
601         virtual_start += PAGE_SIZE;
602
603         /*
604          * Bootstrap the kernel_pmap
605          */
606         pmap_bootstrap();
607 }
608
609 /*
610  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
611  * virtual_start and phys_avail[0]
612  */
613 static
614 void
615 init_globaldata(void)
616 {
617         int i;
618         vm_paddr_t pa;
619         vm_offset_t va;
620
621         /*
622          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
623          * amount of KVA since the privatespace structure includes two 
624          * whole page table mappings.
625          */
626         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
627         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
628         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
629
630         /*
631          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
632          * portion of the space and the idle stack and map the pages
633          * into KVA.  For cpu #0 only.
634          */
635         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
636                 pa = phys_avail[0];
637                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
638                 pmap_kenter_quick(va, pa);
639                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
640         }
641         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
642                 pa = phys_avail[0];
643                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
644                 pmap_kenter_quick(va, pa);
645                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
646         }
647
648         /*
649          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
650          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
651          */
652         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
653 }
654
655 /*
656  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
657  */
658 static
659 void
660 init_vkernel(void)
661 {
662         struct mdglobaldata *gd;
663
664         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
665         bzero(gd, sizeof(*gd));
666
667         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
668         thread0.td_gd = &gd->mi;
669         ncpus = 1;
670         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
671         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
672         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
673         init_param1();
674         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
675         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
676         cpu_gdinit(gd, 0);
677         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
678         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
679
680         /*init_locks();*/
681         cninit();
682         rand_initialize();
683 #if 0   /* #ifdef DDB */
684         kdb_init();
685         if (boothowto & RB_KDB)
686                 Debugger("Boot flags requested debugger");
687 #endif
688         identcpu();
689 #if 0
690         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
691 #endif
692         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
693
694 #if 0
695         /*
696          * Map the message buffer
697          */
698         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
699                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
700         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
701 #endif
702 #if 0
703         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
704         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
705 #endif
706 }
707
708 /*
709  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.  
710  * If specified they each should point to a disk image, 
711  * the first of which will become the root disk.
712  *
713  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
714  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
715  * O_DIRECT to remove the duplication.
716  */
717 static
718 void
719 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
720 {
721         int i;  
722
723         if (diskFileNum == 0)
724                 return;
725
726         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
727                 char *fname;
728                 fname = diskExp[i];
729
730                 if (fname == NULL) {
731                         warnx("Invalid argument to '-r'");
732                         continue;
733                 }
734
735                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
736                         struct stat st; 
737                         struct vkdisk_info* info = NULL;
738                         int fd;
739                         size_t l = 0;
740
741                         if (type == VKD_DISK)
742                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT, 0644);
743                         else
744                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
745                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
746                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
747                                 /* NOT REACHED */
748                         }
749                         if (S_ISREG(st.st_mode)) {
750                                 if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
751                                         errx(1, "Disk image %s is already "
752                                                 "in use\n", fname);
753                                         /* NOT REACHED */
754                                 }
755                         }
756
757                         info = &DiskInfo[DiskNum];
758                         l = strlen(fname);
759
760                         info->unit = i;
761                         info->fd = fd;
762                         info->type = type;
763                         memcpy(info->fname, fname, l);
764
765                         if (DiskNum == 0) {
766                                 if (type == VKD_CD) {
767                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
768                                 } else if (type == VKD_DISK) {
769                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
770                                     rootdevnames[1] = "ufs:vkd0s1a";
771                                 }
772                         }
773
774                         DiskNum++;
775                 } else {
776                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
777                         continue;
778                 }
779         }
780 }
781
782 static
783 int
784 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
785 {
786         struct ifreq ifr;
787         int flags;
788
789         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
790
791         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
792         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
793                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
794                 return -1;
795         }
796
797         /*
798          * Adjust if_flags
799          *
800          * If the flags are already set/cleared, then we return
801          * immediately to avoid extra syscalls
802          */
803         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
804         if (f < 0) {
805                 /* Turn off flags */
806                 f = -f;
807                 if ((flags & f) == 0)
808                         return 0;
809                 flags &= ~f;
810         } else {
811                 /* Turn on flags */
812                 if (flags & f)
813                         return 0;
814                 flags |= f;
815         }
816
817         /*
818          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
819          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
820          */
821         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
822
823         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
824         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
825         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
826                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
827                 return -1;
828         }
829         return 0;
830 }
831
832 static
833 int
834 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
835 {
836         struct ifaliasreq ifra;
837         struct sockaddr_in *in;
838
839         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
840         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
841
842         /* Setup address */
843         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
844         in->sin_family = AF_INET;
845         in->sin_len = sizeof(*in);
846         in->sin_addr.s_addr = addr;
847
848         if (mask != 0) {
849                 /* Setup netmask */
850                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
851                 in->sin_len = sizeof(*in);
852                 in->sin_addr.s_addr = mask;
853         }
854
855         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
856                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
857                 return -1;
858         }
859         return 0;
860 }
861
862 static
863 int
864 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
865 {
866         struct ifbreq ifbr;
867         struct ifdrv ifd;
868
869         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
870         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
871                  "tap%d", tap_unit);
872
873         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
874         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
875         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
876         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
877         ifd.ifd_data = &ifbr;
878
879         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
880                 /*
881                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
882                  * a member of the bridge(4)
883                  */
884                 if (errno != EEXIST) {
885                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
886                         return -1;
887                 }
888         }
889         return 0;
890 }
891
892 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
893
894 /*
895  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
896  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
897  * tap(4) interface.
898  *
899  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
900  */
901 static
902 int
903 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
904 {
905         char tap_dev[MAXPATHLEN];
906         int tap_fd, failed;
907         struct stat st;
908         char *dname;
909
910         *tap_unit = -1;
911
912         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
913                 /*
914                  * Find first unused tap(4) device file
915                  */
916                 tap_fd = open("/dev/tap", TAPDEV_OFLAGS);
917                 if (tap_fd < 0) {
918                         warnc(errno, "Unable to find a free tap(4)");
919                         return -1;
920                 }
921         } else {
922                 /*
923                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
924                  */
925                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
926                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
927                 else
928                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
929
930                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
931
932                 /*
933                  * If we cannot open normally try to connect to it.
934                  */
935                 if (tap_fd < 0)
936                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
937
938                 if (tap_fd < 0) {
939                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
940                         return -1;
941                 }
942         }
943
944         /*
945          * Check whether the device file is a tap(4)
946          */
947         if (fstat(tap_fd, &st) < 0) {
948                 failed = 1;
949         } else if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
950                 dname = fdevname(tap_fd);
951                 if (dname)
952                         dname = strstr(dname, "tap");
953                 if (dname) {
954                         /*
955                          * Bring up the corresponding tap(4) interface
956                          */
957                         *tap_unit = strtol(dname + 3, NULL, 10);
958                         printf("TAP UNIT %d\n", *tap_unit);
959                         if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
960                                 failed = 0;
961                         else
962                                 failed = 1;
963                 } else {
964                         failed = 1;
965                 }
966         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
967                 /*
968                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
969                  * do not have to do anything.
970                  */
971                 failed = 0;
972         } else {
973                 failed = 1;
974         }
975
976         if (failed) {
977                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
978                 close(tap_fd);
979                 tap_fd = -1;
980                 *tap_unit = -1;
981         }
982         return tap_fd;
983 }
984
985 static int
986 unix_connect(const char *path)
987 {
988         struct sockaddr_un sunx;
989         int len;
990         int net_fd;
991         int sndbuf = 262144;
992         struct stat st;
993
994         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
995         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
996         ++len;  /* include nul */
997         sunx.sun_family = AF_UNIX;
998         sunx.sun_len = len;
999
1000         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
1001         if (net_fd < 0)
1002                 return(-1);
1003         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
1004                 close(net_fd);
1005                 return(-1);
1006         }
1007         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
1008         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
1009                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
1010         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
1011         return(net_fd);
1012 }
1013
1014 #undef TAPDEV_MAJOR
1015 #undef TAPDEV_MINOR
1016 #undef TAPDEV_OFLAGS
1017
1018 /*
1019  * Following syntax is supported,
1020  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1021  *
1022  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1023  *                        tap(4)'s netmask len is z
1024  *
1025  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1026  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1027  *
1028  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1029  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1030  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1031  *
1032  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1033  *
1034  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1035  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1036  *
1037  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1038  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1039  *                        pseudo netif's netmask len is z
1040  */
1041 static
1042 int
1043 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1044 {
1045         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1046         int next_netif_addr;
1047         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1048
1049         *addr = 0;
1050         *mask = 0;
1051
1052         tok = strtok(NULL, ":/");
1053         if (tok == NULL) {
1054                 /*
1055                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1056                  */
1057                 return 0;
1058         }
1059
1060         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1061                 /*
1062                  * tap(4)'s address is supplied
1063                  */
1064                 ifbridge = NULL;
1065
1066                 /*
1067                  * If there is next token, then it may be pseudo
1068                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1069                  */
1070                 next_netif_addr = 0;
1071         } else {
1072                 /*
1073                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1074                  * iface name
1075                  */
1076                 tap_addr = 0;
1077                 ifbridge = tok;
1078
1079                 /*
1080                  * If there is next token, then it must be pseudo
1081                  * netif's address
1082                  */
1083                 next_netif_addr = 1;
1084         }
1085
1086         netmask = netif_addr = 0;
1087
1088         tok = strtok(NULL, ":/");
1089         if (tok == NULL)
1090                 goto back;
1091
1092         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1093                 if (next_netif_addr) {
1094                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1095                         return -1;
1096                 }
1097                 netif_addr = 0;
1098
1099                 /*
1100                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1101                  */
1102                 masklen_str = tok;
1103         } else {
1104                 /*
1105                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1106                  * it must be netmask len
1107                  */
1108                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1109         }
1110
1111         /* Calculate netmask */
1112         if (masklen_str != NULL) {
1113                 u_long masklen;
1114
1115                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1116                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1117                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1118                                         & 0xffffffff);
1119                 } else {
1120                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1121                         return -1;
1122                 }
1123         }
1124
1125         /* Make sure there is no more token left */
1126         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1127                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1128                 return -1;
1129         }
1130
1131 back:
1132         if (tap_unit < 0) {
1133                 /* Do nothing */
1134         } else if (ifbridge == NULL) {
1135                 /* Set tap(4) address/netmask */
1136                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1137                         return -1;
1138         } else {
1139                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1140                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1141                         return -1;
1142         }
1143
1144         *addr = netif_addr;
1145         *mask = netmask;
1146         return 0;
1147 }
1148
1149 /*
1150  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1151  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1152  * in NetifInfo[].
1153  */
1154 static
1155 void
1156 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1157 {
1158         int i, s;
1159
1160         if (netifExpNum == 0)
1161                 return;
1162
1163         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1164         if (s < 0)
1165                 return;
1166
1167         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1168                 struct vknetif_info *info;
1169                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1170                 int tap_fd, tap_unit;
1171                 char *netif;
1172
1173                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1174                 if (netif == NULL) {
1175                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1176                         continue;
1177                 }
1178
1179                 /*
1180                  * Open tap(4) device file and bring up the
1181                  * corresponding interface
1182                  */
1183                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1184                 if (tap_fd < 0)
1185                         continue;
1186
1187                 /*
1188                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1189                  * for pseudo netif
1190                  *
1191                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1192                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1193                  */
1194                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1195                         /*
1196                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1197                          *     down the corresponding interface
1198                          */
1199                         close(tap_fd);
1200                         continue;
1201                 }
1202
1203                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1204                 info->tap_fd = tap_fd;
1205                 info->tap_unit = tap_unit;
1206                 info->netif_addr = netif_addr;
1207                 info->netif_mask = netif_mask;
1208
1209                 NetifNum++;
1210                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1211                         break;
1212         }
1213         close(s);
1214 }
1215
1216 static
1217 void
1218 writepid( void )
1219 {
1220         pid_t self;
1221         FILE *fp;
1222
1223         if (pid_file != NULL) {
1224                 self = getpid();
1225                 fp = fopen(pid_file, "w");
1226
1227                 if (fp != NULL) {
1228                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1229                         fclose(fp);
1230                 }
1231                 else {
1232                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1233                 }
1234         }
1235 }
1236
1237 static
1238 void
1239 cleanpid( void ) 
1240 {
1241         if (pid_file != NULL) {
1242                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1243                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1244         }
1245 }
1246
1247 static
1248 void
1249 usage_err(const char *ctl, ...)
1250 {
1251         va_list va;
1252
1253         va_start(va, ctl);
1254         vfprintf(stderr, ctl, va);
1255         va_end(va);
1256         fprintf(stderr, "\n");
1257         exit(EX_USAGE);
1258 }
1259
1260 static
1261 void
1262 usage_help(_Bool help)
1263 {
1264         fprintf(stderr, "Usage: %s [-hsUv] [-c file] [-e name=value:name=value:...]\n"
1265             "\t[-i file] [-I interface[:address1[:address2][/netmask]]] [-l cpulock]\n"
1266             "\t[-m size] [-n numcpus] [-p file] [-r file]\n", save_av[0]);
1267
1268         if (help)
1269                 fprintf(stderr, "\nArguments:\n"
1270                     "\t-c\tSpecify a readonly CD-ROM image file to be used by the kernel.\n"
1271                     "\t-e\tSpecify an environment to be used by the kernel.\n"
1272                     "\t-h\tThis list of options.\n"
1273                     "\t-i\tSpecify a memory image file to be used by the virtual kernel.\n"
1274                     "\t-I\tCreate a virtual network device.\n"
1275                     "\t-l\tSpecify which, if any, real CPUs to lock virtual CPUs to.\n"
1276                     "\t-m\tSpecify the amount of memory to be used by the kernel in bytes.\n"
1277                     "\t-n\tSpecify the number of CPUs you wish to emulate.\n"
1278                     "\t-p\tSpecify a file in which to store the process ID.\n"
1279                     "\t-r\tSpecify a R/W disk image file to be used by the kernel.\n"
1280                     "\t-s\tBoot into single-user mode.\n"
1281                     "\t-U\tEnable writing to kernel memory and module loading.\n"
1282                     "\t-v\tTurn on verbose booting.\n");
1283
1284         exit(EX_USAGE);
1285 }
1286
1287 void
1288 cpu_reset(void)
1289 {
1290         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1291         closefrom(3);
1292         cleanpid();
1293         execv(save_av[0], save_av);
1294 }
1295
1296 void
1297 cpu_halt(void)
1298 {
1299         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1300         cleanpid();
1301         exit(EX_OK);
1302 }
1303
1304 void
1305 setrealcpu(void)
1306 {
1307         switch(lwp_cpu_lock) {
1308         case LCL_PER_CPU:
1309                 if (bootverbose)
1310                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1311                                 mycpuid, next_cpu);
1312                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1313                 next_cpu++;
1314                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1315                         next_cpu = 0;
1316                 break;
1317         case LCL_SINGLE_CPU:
1318                 if (bootverbose)
1319                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1320                                 mycpuid, next_cpu);
1321                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1322                 break;
1323         default:
1324                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1325                 break;
1326         }
1327 }
1328