vkernel64 - Raise the memory requirements to 64MB.
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / platform / init.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  *
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  *
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  * $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 #include <sys/mplock2.h>
56
57 #include <machine/cpu.h>
58 #include <machine/globaldata.h>
59 #include <machine/tls.h>
60 #include <machine/md_var.h>
61 #include <machine/vmparam.h>
62 #include <cpu/specialreg.h>
63
64 #include <net/if.h>
65 #include <net/if_arp.h>
66 #include <net/ethernet.h>
67 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
68 #include <netinet/in.h>
69 #include <arpa/inet.h>
70
71 #include <stdio.h>
72 #include <stdlib.h>
73 #include <stdarg.h>
74 #include <stdbool.h>
75 #include <unistd.h>
76 #include <fcntl.h>
77 #include <string.h>
78 #include <err.h>
79 #include <errno.h>
80 #include <assert.h>
81 #include <sysexits.h>
82
83 vm_paddr_t phys_avail[16];
84 vm_paddr_t Maxmem;
85 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
86 long physmem;
87 int MemImageFd = -1;
88 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
89 int DiskNum;
90 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
91 int NetifNum;
92 char *pid_file;
93 vm_offset_t KvaStart;
94 vm_offset_t KvaEnd;
95 vm_offset_t KvaSize;
96 vm_offset_t virtual_start;
97 vm_offset_t virtual_end;
98 vm_offset_t virtual2_start;
99 vm_offset_t virtual2_end;
100 vm_offset_t kernel_vm_end;
101 vm_offset_t crashdumpmap;
102 vm_offset_t clean_sva;
103 vm_offset_t clean_eva;
104 struct msgbuf *msgbufp;
105 caddr_t ptvmmap;
106 vpte_t  *KernelPTD;
107 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
108 void *dmap_min_address;
109 u_int cpu_feature;      /* XXX */
110 int tsc_present;
111 int64_t tsc_frequency;
112 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
113 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
114 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
115 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
116
117 struct privatespace *CPU_prvspace;
118
119 static struct trapframe proc0_tf;
120 static void *proc0paddr;
121
122 static void init_sys_memory(char *imageFile);
123 static void init_kern_memory(void);
124 static void init_globaldata(void);
125 static void init_vkernel(void);
126 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type);
127 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
128 static void writepid(void);
129 static void cleanpid(void);
130 static int unix_connect(const char *path);
131 static void usage_err(const char *ctl, ...);
132 static void usage_help(_Bool);
133
134 static int save_ac;
135 static char **save_av;
136
137 /*
138  * Kernel startup for virtual kernels - standard main()
139  */
140 int
141 main(int ac, char **av)
142 {
143         char *memImageFile = NULL;
144         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
145         char *diskFile[VKDISK_MAX];
146         char *cdFile[VKDISK_MAX];
147         char *suffix;
148         char *endp;
149         int netifFileNum = 0;
150         int diskFileNum = 0;
151         int cdFileNum = 0;
152         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
153         int c;
154         int i;
155         int j;
156         int n;
157         int isq;
158         int real_vkernel_enable;
159         int supports_sse;
160         size_t vsize;
161
162         save_ac = ac;
163         save_av = av;
164
165         /*
166          * Process options
167          */
168         kernel_mem_readonly = 1;
169 #ifdef SMP
170         optcpus = 2;
171 #endif
172         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
173
174         real_vkernel_enable = 0;
175         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
176         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
177
178         if (real_vkernel_enable == 0) {
179                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
180                         "to 1 to execute a vkernel!");
181         }
182
183         real_ncpus = 1;
184         vsize = sizeof(real_ncpus);
185         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
186
187         if (ac < 2)
188                 usage_help(false);
189
190         while ((c = getopt(ac, av, "c:hsvl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
191                 switch(c) {
192                 case 'e':
193                         /*
194                          * name=value:name=value:name=value...
195                          * name="value"...
196                          *
197                          * Allow values to be quoted but note that shells
198                          * may remove the quotes, so using this feature
199                          * to embed colons may require a backslash.
200                          */
201                         n = strlen(optarg);
202                         isq = 0;
203                         kern_envp = malloc(n + 2);
204                         for (i = j = 0; i < n; ++i) {
205                                 if (optarg[i] == '"')
206                                         isq ^= 1;
207                                 else if (optarg[i] == '\'')
208                                         isq ^= 2;
209                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
210                                         kern_envp[j++] = 0;
211                                 else
212                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
213                         }
214                         kern_envp[j++] = 0;
215                         kern_envp[j++] = 0;
216                         break;
217                 case 's':
218                         boothowto |= RB_SINGLE;
219                         break;
220                 case 'v':
221                         bootverbose = 1;
222                         break;
223                 case 'i':
224                         memImageFile = optarg;
225                         break;
226                 case 'I':
227                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
228                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
229                         break;
230                 case 'r':
231                         if (bootOnDisk < 0)
232                                 bootOnDisk = 1;
233                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
234                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
235                         break;
236                 case 'c':
237                         if (bootOnDisk < 0)
238                                 bootOnDisk = 0;
239                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
240                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
241                         break;
242                 case 'm':
243                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
244                         if (suffix) {
245                                 switch(*suffix) {
246                                 case 'g':
247                                 case 'G':
248                                         Maxmem_bytes <<= 30;
249                                         break;
250                                 case 'm':
251                                 case 'M':
252                                         Maxmem_bytes <<= 20;
253                                         break;
254                                 case 'k':
255                                 case 'K':
256                                         Maxmem_bytes <<= 10;
257                                         break;
258                                 default:
259                                         Maxmem_bytes = 0;
260                                         usage_err("Bad maxmem option");
261                                         /* NOT REACHED */
262                                         break;
263                                 }
264                         }
265                         break;
266                 case 'l':
267                         next_cpu = -1;
268                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
269                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
270                                 if (optarg[3] == ',') {
271                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
272                                         if (*endp != '\0')
273                                                 usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
274                                 } else {
275                                         next_cpu = 0;
276                                 }
277                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
278                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
279                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
280                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
281                         } else {
282                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
283                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
284                                 if (*endp != '\0')
285                                         usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
286                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
287                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
288                         }
289                         break;
290                 case 'n':
291                         /*
292                          * This value is set up by mp_start(), don't just
293                          * set ncpus here.
294                          */
295 #ifdef SMP
296                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
297                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
298                                 usage_err("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
299 #else
300                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
301                                 usage_err("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
302                         }
303 #endif
304
305                         break;
306                 case 'p':
307                         pid_file = optarg;
308                         break;
309                 case 'U':
310                         kernel_mem_readonly = 0;
311                         break;
312                 case 'h':
313                         usage_help(true);
314                         break;
315                 default:
316                         usage_help(false);
317                 }
318         }
319
320         writepid();
321         cpu_disable_intr();
322         init_sys_memory(memImageFile);
323         init_kern_memory();
324         init_globaldata();
325         init_vkernel();
326         setrealcpu();
327         init_kqueue();
328
329         /*
330          * Check TSC
331          */
332         vsize = sizeof(tsc_present);
333         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
334         vsize = sizeof(tsc_frequency);
335         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
336         if (tsc_present)
337                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
338
339         /*
340          * Check SSE
341          */
342         vsize = sizeof(supports_sse);
343         supports_sse = 0;
344         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
345         init_fpu(supports_sse);
346         if (supports_sse)
347                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
348
349         /*
350          * We boot from the first installed disk.
351          */
352         if (bootOnDisk == 1) {
353                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
354                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
355         } else {
356                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
357                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
358         }
359         init_netif(netifFile, netifFileNum);
360         init_exceptions();
361         mi_startup();
362         /* NOT REACHED */
363         exit(EX_SOFTWARE);
364 }
365
366 /*
367  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
368  */
369 static
370 void
371 init_sys_memory(char *imageFile)
372 {
373         struct stat st;
374         int i;
375         int fd;
376
377         /*
378          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
379          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
380          */
381
382         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
383                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
384         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) &&
385             Maxmem_bytes == 0) {
386                 errx(1, "Cannot create new memory file %s unless "
387                        "system memory size is specified with -m",
388                        imageFile);
389                 /* NOT REACHED */
390         }
391
392         /*
393          * Maxmem must be known at this time
394          */
395         if (Maxmem_bytes < 64 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
396                 errx(1, "Bad maxmem specification: 64MB minimum, "
397                        "multiples of %dMB only",
398                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
399                 /* NOT REACHED */
400         }
401
402         /*
403          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
404          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
405          * to use the same image file.
406          */
407         if (imageFile == NULL) {
408                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
409                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
410                         fd = open(imageFile,
411                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
412                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
413                                 free(imageFile);
414                                 continue;
415                         }
416                         break;
417                 }
418         } else {
419                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
420         }
421         fprintf(stderr, "Using memory file: %s\n", imageFile);
422         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
423                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
424                 /* NOT REACHED */
425         }
426
427         /*
428          * Truncate or extend the file as necessary.  Clean out the contents
429          * of the file, we want it to be full of holes so we don't waste
430          * time reading in data from an old file that we no longer care
431          * about.
432          */
433         ftruncate(fd, 0);
434         ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
435
436         MemImageFd = fd;
437         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
438         physmem = Maxmem;
439 }
440
441 /*
442  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
443  * MAP_VPAGETABLE
444  */
445
446 static
447 void
448 init_kern_memory(void)
449 {
450         void *base;
451         void *try;
452         char dummy;
453         char *topofstack = &dummy;
454         int i;
455         void *firstfree;
456
457         /*
458          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
459          * kernel image itself is not made part of this memory for the
460          * moment.
461          *
462          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
463          * offset KernelPTD.
464          *
465          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
466          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
467          * Try a number of different locations.
468          */
469         try = (void *)(512UL << 30);
470         base = NULL;
471         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
472                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
473                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
474                             MemImageFd, (off_t)try);
475                 if (base == try)
476                         break;
477                 if (base != MAP_FAILED)
478                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
479                 try = (char *)try + (512UL << 30);
480         }
481         if (base != try) {
482                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
483                 /* NOT REACHED */
484         }
485         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
486         KvaStart = (vm_offset_t)base;
487         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
488         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
489
490         /* cannot use kprintf yet */
491         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
492
493         /* MAP_FILE? */
494         dmap_min_address = mmap(0, DMAP_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
495                                 MAP_NOCORE|MAP_NOSYNC|MAP_SHARED,
496                                 MemImageFd, 0);
497         if (dmap_min_address == MAP_FAILED) {
498                 err(1, "Unable to mmap() kernel DMAP region!");
499                 /* NOT REACHED */
500         }
501
502         firstfree = 0;
503         pmap_bootstrap((vm_paddr_t *)&firstfree, (int64_t)base);
504
505         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
506                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
507
508         /*
509          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
510          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
511          */
512         phys_avail[0] = (vm_paddr_t)firstfree;
513         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
514         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
515
516 #if JGV
517         /*
518          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
519          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
520          */
521         virtual_start = KvaStart + (long)firstfree;
522         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
523         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
524 #endif
525
526         /*
527          * pmap_growkernel() will set the correct value.
528          */
529         kernel_vm_end = 0;
530
531         /*
532          * Allocate space for process 0's UAREA.
533          */
534         proc0paddr = (void *)virtual_start;
535         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
536                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
537                 virtual_start += PAGE_SIZE;
538                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
539         }
540
541         /*
542          * crashdumpmap
543          */
544         crashdumpmap = virtual_start;
545         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
546
547         /*
548          * msgbufp maps the system message buffer
549          */
550         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
551         msgbufp = (void *)virtual_start;
552         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
553                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
554                 virtual_start += PAGE_SIZE;
555                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
556         }
557         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
558
559         /*
560          * used by kern_memio for /dev/mem access
561          */
562         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
563         virtual_start += PAGE_SIZE;
564
565         /*
566          * Bootstrap the kernel_pmap
567          */
568 #if JGV
569         pmap_bootstrap();
570 #endif
571 }
572
573 /*
574  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
575  * virtual_start and phys_avail[0]
576  */
577 static
578 void
579 init_globaldata(void)
580 {
581         int i;
582         vm_paddr_t pa;
583         vm_offset_t va;
584
585         /*
586          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
587          * amount of KVA since the privatespace structure includes two
588          * whole page table mappings.
589          */
590         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
591         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
592         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
593
594         /*
595          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
596          * portion of the space and the idle stack and map the pages
597          * into KVA.  For cpu #0 only.
598          */
599         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
600                 pa = phys_avail[0];
601                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
602                 pmap_kenter_quick(va, pa);
603                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
604         }
605         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
606                 pa = phys_avail[0];
607                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
608                 pmap_kenter_quick(va, pa);
609                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
610         }
611
612         /*
613          * Setup the %gs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
614          * point.  Note that %fs is used by pthreads.
615          */
616         tls_set_gs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
617 }
618
619 /*
620  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
621  */
622 static
623 void
624 init_vkernel(void)
625 {
626         struct mdglobaldata *gd;
627
628         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
629         bzero(gd, sizeof(*gd));
630
631         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
632         thread0.td_gd = &gd->mi;
633         ncpus = 1;
634         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
635         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
636         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
637         init_param1();
638         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
639         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
640         cpu_gdinit(gd, 0);
641         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
642         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
643
644         /*init_locks();*/
645 #ifdef SMP
646         /*
647          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
648          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
649          */
650         cpu_get_initial_mplock();
651 #endif
652         cninit();
653         rand_initialize();
654 #if 0   /* #ifdef DDB */
655         kdb_init();
656         if (boothowto & RB_KDB)
657                 Debugger("Boot flags requested debugger");
658 #endif
659         identcpu();
660 #if 0
661         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
662 #endif
663         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
664
665 #if 0
666         /*
667          * Map the message buffer
668          */
669         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
670                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
671         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
672 #endif
673 #if 0
674         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
675         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
676 #endif
677 }
678
679 /*
680  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.
681  * If specified they each should point to a disk image,
682  * the first of which will become the root disk.
683  *
684  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
685  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
686  * O_DIRECT to remove the duplication.
687  */
688 static
689 void
690 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
691 {
692         int i;
693
694         if (diskFileNum == 0)
695                 return;
696
697         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
698                 char *fname;
699                 fname = diskExp[i];
700
701                 if (fname == NULL) {
702                         warnx("Invalid argument to '-r'");
703                         continue;
704                 }
705
706                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
707                         struct stat st;
708                         struct vkdisk_info* info = NULL;
709                         int fd;
710                         size_t l = 0;
711
712                         if (type == VKD_DISK)
713                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT, 0644);
714                         else
715                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
716                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
717                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
718                                 /* NOT REACHED */
719                         }
720                         if (S_ISREG(st.st_mode)) {
721                                 if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
722                                         errx(1, "Disk image %s is already "
723                                                 "in use\n", fname);
724                                         /* NOT REACHED */
725                                 }
726                         }
727
728                         info = &DiskInfo[DiskNum];
729                         l = strlen(fname);
730
731                         info->unit = i;
732                         info->fd = fd;
733                         info->type = type;
734                         memcpy(info->fname, fname, l);
735
736                         if (DiskNum == 0) {
737                                 if (type == VKD_CD) {
738                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
739                                 } else if (type == VKD_DISK) {
740                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
741                                     rootdevnames[1] = "ufs:vkd0s1a";
742                                 }
743                         }
744
745                         DiskNum++;
746                 } else {
747                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
748                         continue;
749                 }
750         }
751 }
752
753 static
754 int
755 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
756 {
757         struct ifreq ifr;
758         int flags;
759
760         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
761
762         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
763         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
764                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
765                 return -1;
766         }
767
768         /*
769          * Adjust if_flags
770          *
771          * If the flags are already set/cleared, then we return
772          * immediately to avoid extra syscalls
773          */
774         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
775         if (f < 0) {
776                 /* Turn off flags */
777                 f = -f;
778                 if ((flags & f) == 0)
779                         return 0;
780                 flags &= ~f;
781         } else {
782                 /* Turn on flags */
783                 if (flags & f)
784                         return 0;
785                 flags |= f;
786         }
787
788         /*
789          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
790          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
791          */
792         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
793
794         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
795         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
796         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
797                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
798                 return -1;
799         }
800         return 0;
801 }
802
803 static
804 int
805 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
806 {
807         struct ifaliasreq ifra;
808         struct sockaddr_in *in;
809
810         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
811         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
812
813         /* Setup address */
814         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
815         in->sin_family = AF_INET;
816         in->sin_len = sizeof(*in);
817         in->sin_addr.s_addr = addr;
818
819         if (mask != 0) {
820                 /* Setup netmask */
821                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
822                 in->sin_len = sizeof(*in);
823                 in->sin_addr.s_addr = mask;
824         }
825
826         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
827                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
828                 return -1;
829         }
830         return 0;
831 }
832
833 static
834 int
835 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
836 {
837         struct ifbreq ifbr;
838         struct ifdrv ifd;
839
840         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
841         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
842                  "tap%d", tap_unit);
843
844         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
845         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
846         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
847         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
848         ifd.ifd_data = &ifbr;
849
850         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
851                 /*
852                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
853                  * a member of the bridge(4)
854                  */
855                 if (errno != EEXIST) {
856                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
857                         return -1;
858                 }
859         }
860         return 0;
861 }
862
863 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
864
865 /*
866  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
867  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
868  * tap(4) interface.
869  *
870  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
871  */
872 static
873 int
874 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
875 {
876         char tap_dev[MAXPATHLEN];
877         int tap_fd, failed;
878         struct stat st;
879         char *dname;
880
881         *tap_unit = -1;
882
883         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
884                 /*
885                  * Find first unused tap(4) device file
886                  */
887                 tap_fd = open("/dev/tap", TAPDEV_OFLAGS);
888                 if (tap_fd < 0) {
889                         warnc(errno, "Unable to find a free tap(4)");
890                         return -1;
891                 }
892         } else {
893                 /*
894                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
895                  */
896                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
897                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
898                 else
899                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
900
901                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
902
903                 /*
904                  * If we cannot open normally try to connect to it.
905                  */
906                 if (tap_fd < 0)
907                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
908
909                 if (tap_fd < 0) {
910                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
911                         return -1;
912                 }
913         }
914
915         /*
916          * Check whether the device file is a tap(4)
917          */
918         if (fstat(tap_fd, &st) < 0) {
919                 failed = 1;
920         } else if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
921                 dname = fdevname(tap_fd);
922                 if (dname)
923                         dname = strstr(dname, "tap");
924                 if (dname) {
925                         /*
926                          * Bring up the corresponding tap(4) interface
927                          */
928                         *tap_unit = strtol(dname + 3, NULL, 10);
929                         printf("TAP UNIT %d\n", *tap_unit);
930                         if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
931                                 failed = 0;
932                         else
933                                 failed = 1;
934                 } else {
935                         failed = 1;
936                 }
937         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
938                 /*
939                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
940                  * do not have to do anything.
941                  */
942                 failed = 0;
943         } else {
944                 failed = 1;
945         }
946
947         if (failed) {
948                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
949                 close(tap_fd);
950                 tap_fd = -1;
951                 *tap_unit = -1;
952         }
953         return tap_fd;
954 }
955
956 static int
957 unix_connect(const char *path)
958 {
959         struct sockaddr_un sunx;
960         int len;
961         int net_fd;
962         int sndbuf = 262144;
963         struct stat st;
964
965         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
966         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
967         ++len;  /* include nul */
968         sunx.sun_family = AF_UNIX;
969         sunx.sun_len = len;
970
971         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
972         if (net_fd < 0)
973                 return(-1);
974         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
975                 close(net_fd);
976                 return(-1);
977         }
978         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
979         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
980                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
981         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
982         return(net_fd);
983 }
984
985 #undef TAPDEV_MAJOR
986 #undef TAPDEV_MINOR
987 #undef TAPDEV_OFLAGS
988
989 /*
990  * Following syntax is supported,
991  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
992  *
993  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
994  *                        tap(4)'s netmask len is z
995  *
996  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
997  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
998  *
999  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1000  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1001  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1002  *
1003  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1004  *
1005  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1006  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1007  *
1008  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1009  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1010  *                        pseudo netif's netmask len is z
1011  */
1012 static
1013 int
1014 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1015 {
1016         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1017         int next_netif_addr;
1018         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1019
1020         *addr = 0;
1021         *mask = 0;
1022
1023         tok = strtok(NULL, ":/");
1024         if (tok == NULL) {
1025                 /*
1026                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1027                  */
1028                 return 0;
1029         }
1030
1031         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1032                 /*
1033                  * tap(4)'s address is supplied
1034                  */
1035                 ifbridge = NULL;
1036
1037                 /*
1038                  * If there is next token, then it may be pseudo
1039                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1040                  */
1041                 next_netif_addr = 0;
1042         } else {
1043                 /*
1044                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1045                  * iface name
1046                  */
1047                 tap_addr = 0;
1048                 ifbridge = tok;
1049
1050                 /*
1051                  * If there is next token, then it must be pseudo
1052                  * netif's address
1053                  */
1054                 next_netif_addr = 1;
1055         }
1056
1057         netmask = netif_addr = 0;
1058
1059         tok = strtok(NULL, ":/");
1060         if (tok == NULL)
1061                 goto back;
1062
1063         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1064                 if (next_netif_addr) {
1065                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1066                         return -1;
1067                 }
1068                 netif_addr = 0;
1069
1070                 /*
1071                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1072                  */
1073                 masklen_str = tok;
1074         } else {
1075                 /*
1076                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1077                  * it must be netmask len
1078                  */
1079                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1080         }
1081
1082         /* Calculate netmask */
1083         if (masklen_str != NULL) {
1084                 u_long masklen;
1085
1086                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1087                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1088                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1089                                         & 0xffffffff);
1090                 } else {
1091                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1092                         return -1;
1093                 }
1094         }
1095
1096         /* Make sure there is no more token left */
1097         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1098                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1099                 return -1;
1100         }
1101
1102 back:
1103         if (tap_unit < 0) {
1104                 /* Do nothing */
1105         } else if (ifbridge == NULL) {
1106                 /* Set tap(4) address/netmask */
1107                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1108                         return -1;
1109         } else {
1110                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1111                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1112                         return -1;
1113         }
1114
1115         *addr = netif_addr;
1116         *mask = netmask;
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1122  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1123  * in NetifInfo[].
1124  */
1125 static
1126 void
1127 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1128 {
1129         int i, s;
1130
1131         if (netifExpNum == 0)
1132                 return;
1133
1134         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1135         if (s < 0)
1136                 return;
1137
1138         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1139                 struct vknetif_info *info;
1140                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1141                 int tap_fd, tap_unit;
1142                 char *netif;
1143
1144                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1145                 if (netif == NULL) {
1146                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1147                         continue;
1148                 }
1149
1150                 /*
1151                  * Open tap(4) device file and bring up the
1152                  * corresponding interface
1153                  */
1154                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1155                 if (tap_fd < 0)
1156                         continue;
1157
1158                 /*
1159                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1160                  * for pseudo netif
1161                  *
1162                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1163                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1164                  */
1165                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1166                         /*
1167                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1168                          *     down the corresponding interface
1169                          */
1170                         close(tap_fd);
1171                         continue;
1172                 }
1173
1174                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1175                 info->tap_fd = tap_fd;
1176                 info->tap_unit = tap_unit;
1177                 info->netif_addr = netif_addr;
1178                 info->netif_mask = netif_mask;
1179
1180                 NetifNum++;
1181                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1182                         break;
1183         }
1184         close(s);
1185 }
1186
1187 static
1188 void
1189 writepid( void )
1190 {
1191         pid_t self;
1192         FILE *fp;
1193
1194         if (pid_file != NULL) {
1195                 self = getpid();
1196                 fp = fopen(pid_file, "w");
1197
1198                 if (fp != NULL) {
1199                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1200                         fclose(fp);
1201                 }
1202                 else {
1203                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1204                 }
1205         }
1206 }
1207
1208 static
1209 void
1210 cleanpid( void )
1211 {
1212         if (pid_file != NULL) {
1213                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1214                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1215         }
1216 }
1217
1218 static
1219 void
1220 usage_err(const char *ctl, ...)
1221 {
1222         va_list va;
1223
1224         va_start(va, ctl);
1225         vfprintf(stderr, ctl, va);
1226         va_end(va);
1227         fprintf(stderr, "\n");
1228         exit(EX_USAGE);
1229 }
1230
1231 static
1232 void
1233 usage_help(_Bool help)
1234 {
1235         fprintf(stderr, "Usage: %s [-hsUv] [-c file] [-e name=value:name=value:...]\n"
1236             "\t[-i file] [-I interface[:address1[:address2][/netmask]]] [-l cpulock]\n"
1237             "\t[-m size] [-n numcpus] [-p file] [-r file]\n", save_av[0]);
1238
1239         if (help)
1240                 fprintf(stderr, "\nArguments:\n"
1241                     "\t-c\tSpecify a readonly CD-ROM image file to be used by the kernel.\n"
1242                     "\t-e\tSpecify an environment to be used by the kernel.\n"
1243                     "\t-h\tThis list of options.\n"
1244                     "\t-i\tSpecify a memory image file to be used by the virtual kernel.\n"
1245                     "\t-I\tCreate a virtual network device.\n"
1246                     "\t-l\tSpecify which, if any, real CPUs to lock virtual CPUs to.\n"
1247                     "\t-m\tSpecify the amount of memory to be used by the kernel in bytes.\n"
1248                     "\t-n\tSpecify the number of CPUs you wish to emulate.\n"
1249                     "\t-p\tSpecify a file in which to store the process ID.\n"
1250                     "\t-r\tSpecify a R/W disk image file to be used by the kernel.\n"
1251                     "\t-s\tBoot into single-user mode.\n"
1252                     "\t-U\tEnable writing to kernel memory and module loading.\n"
1253                     "\t-v\tTurn on verbose booting.\n");
1254
1255         exit(EX_USAGE);
1256 }
1257
1258 void
1259 cpu_reset(void)
1260 {
1261         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1262         closefrom(3);
1263         cleanpid();
1264         execv(save_av[0], save_av);
1265 }
1266
1267 void
1268 cpu_halt(void)
1269 {
1270         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1271         cleanpid();
1272         exit(EX_OK);
1273 }
1274
1275 void
1276 setrealcpu(void)
1277 {
1278         switch(lwp_cpu_lock) {
1279         case LCL_PER_CPU:
1280                 if (bootverbose)
1281                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1282                                 mycpuid, next_cpu);
1283                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1284                 next_cpu++;
1285                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1286                         next_cpu = 0;
1287                 break;
1288         case LCL_SINGLE_CPU:
1289                 if (bootverbose)
1290                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1291                                 mycpuid, next_cpu);
1292                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1293                 break;
1294         default:
1295                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1296                 break;
1297         }
1298 }