Correct comments and minor variable naming and sysctl issues.
[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 1.51 2008/05/07 17:19:47 dillon Exp $
35  */
36
37 #include <sys/types.h>
38 #include <sys/systm.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/stat.h>
41 #include <sys/mman.h>
42 #include <sys/cons.h>
43 #include <sys/random.h>
44 #include <sys/vkernel.h>
45 #include <sys/tls.h>
46 #include <sys/reboot.h>
47 #include <sys/proc.h>
48 #include <sys/msgbuf.h>
49 #include <sys/vmspace.h>
50 #include <sys/socket.h>
51 #include <sys/sockio.h>
52 #include <sys/sysctl.h>
53 #include <vm/vm_page.h>
54
55 #include <machine/cpu.h>
56 #include <machine/globaldata.h>
57 #include <machine/tls.h>
58 #include <machine/md_var.h>
59 #include <machine/vmparam.h>
60
61 #include <net/if.h>
62 #include <net/if_arp.h>
63 #include <net/ethernet.h>
64 #include <net/bridge/if_bridgevar.h>
65 #include <netinet/in.h>
66 #include <arpa/inet.h>
67
68 #include <stdio.h>
69 #include <stdlib.h>
70 #include <stdarg.h>
71 #include <unistd.h>
72 #include <fcntl.h>
73 #include <string.h>
74 #include <err.h>
75 #include <errno.h>
76 #include <assert.h>
77
78 vm_paddr_t phys_avail[16];
79 vm_paddr_t Maxmem;
80 vm_paddr_t Maxmem_bytes;
81 int MemImageFd = -1;
82 struct vkdisk_info DiskInfo[VKDISK_MAX];
83 int DiskNum;
84 struct vknetif_info NetifInfo[VKNETIF_MAX];
85 int NetifNum;
86 char *pid_file;
87 vm_offset_t KvaStart;
88 vm_offset_t KvaEnd;
89 vm_offset_t KvaSize;
90 vm_offset_t virtual_start;
91 vm_offset_t virtual_end;
92 vm_offset_t kernel_vm_end;
93 vm_offset_t crashdumpmap;
94 vm_offset_t clean_sva;
95 vm_offset_t clean_eva;
96 struct msgbuf *msgbufp;
97 caddr_t ptvmmap;
98 vpte_t  *KernelPTD;
99 vpte_t  *KernelPTA;     /* Warning: Offset for direct VA translation */
100 u_int cpu_feature;      /* XXX */
101 int tsc_present;        /* XXX */
102 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
103 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
104 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
105 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
106
107 struct privatespace *CPU_prvspace;
108
109 static struct trapframe proc0_tf;
110 static void *proc0paddr;
111
112 static void init_sys_memory(char *imageFile);
113 static void init_kern_memory(void);
114 static void init_globaldata(void);
115 static void init_vkernel(void);
116 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type); 
117 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
118 static void writepid( void );
119 static void cleanpid( void );
120 static void usage(const char *ctl, ...);
121
122 static int save_ac;
123 static char **save_av;
124
125 /*
126  * Kernel startup for virtual kernels - standard main() 
127  */
128 int
129 main(int ac, char **av)
130 {
131         char *memImageFile = NULL;
132         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
133         char *diskFile[VKDISK_MAX];
134         char *cdFile[VKDISK_MAX];
135         char *suffix;
136         char *endp;
137         size_t real_ncpus_size;
138         int netifFileNum = 0;
139         int diskFileNum = 0;
140         int cdFileNum = 0;
141         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
142         int c;
143         int i;
144         int n;
145         int real_vkernel_enable;
146         size_t real_vkernel_enable_size;
147         int supports_sse;
148         int supports_sse_size;
149         
150         save_ac = ac;
151         save_av = av;
152
153         /*
154          * Process options
155          */
156         kernel_mem_readonly = 1;
157 #ifdef SMP
158         optcpus = 2;
159 #endif
160         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
161
162         real_vkernel_enable = 0;
163         real_vkernel_enable_size = sizeof(real_vkernel_enable);
164         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &real_vkernel_enable_size, NULL, 0);
165         
166         if (real_vkernel_enable == 0) {
167                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
168                         "to 1 to execute a vkernel!");
169         }
170
171         real_ncpus_size = sizeof(real_ncpus);
172         real_ncpus = 1;
173         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &real_ncpus_size, NULL, 0);
174
175         while ((c = getopt(ac, av, "c:svl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
176                 switch(c) {
177                 case 'e':
178                         /*
179                          * name=value:name=value:name=value...
180                          */
181                         n = strlen(optarg);
182                         kern_envp = malloc(n + 2);
183                         for (i = 0; i < n; ++i) {
184                                 if (optarg[i] == ':')
185                                         kern_envp[i] = 0;
186                                 else
187                                         kern_envp[i] = optarg[i];
188                         }
189                         kern_envp[i++] = 0;
190                         kern_envp[i++] = 0;
191                         break;
192                 case 's':
193                         boothowto |= RB_SINGLE;
194                         break;
195                 case 'v':
196                         bootverbose = 1;
197                         break;
198                 case 'i':
199                         memImageFile = optarg;
200                         break;
201                 case 'I':
202                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
203                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
204                         break;
205                 case 'r':
206                         if (bootOnDisk < 0)
207                                 bootOnDisk = 1;
208                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
209                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
210                         break;
211                 case 'c':
212                         if (bootOnDisk < 0)
213                                 bootOnDisk = 0;
214                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
215                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
216                         break;
217                 case 'm':
218                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
219                         if (suffix) {
220                                 switch(*suffix) {
221                                 case 'g':
222                                 case 'G':
223                                         Maxmem_bytes <<= 30;
224                                         break;
225                                 case 'm':
226                                 case 'M':
227                                         Maxmem_bytes <<= 20;
228                                         break;
229                                 case 'k':
230                                 case 'K':
231                                         Maxmem_bytes <<= 10;
232                                         break;
233                                 default:
234                                         Maxmem_bytes = 0;
235                                         usage("Bad maxmem option");
236                                         /* NOT REACHED */
237                                         break;
238                                 }
239                         }
240                         break;
241                 case 'l':
242                         next_cpu = -1;
243                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
244                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
245                                 if (optarg[3] == ',') {
246                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
247                                         if (*endp != '\0')
248                                                 usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
249                                 } else {
250                                         next_cpu = 0;
251                                 }
252                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
253                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
254                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
255                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
256                         } else {
257                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
258                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
259                                 if (*endp != '\0')
260                                         usage("Bad target CPU number at '%s'", endp);
261                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
262                                         usage("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
263                         }
264                         break;
265                 case 'n':
266                         /*
267                          * This value is set up by mp_start(), don't just
268                          * set ncpus here.
269                          */
270 #ifdef SMP
271                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
272                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
273                                 usage("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
274 #else
275                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
276                                 usage("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
277                         }
278 #endif
279                         
280                         break;
281                 case 'p':
282                         pid_file = optarg;      
283                         break;
284                 case 'U':
285                         kernel_mem_readonly = 0;
286                         break;
287                 }
288         }
289
290         writepid();
291         cpu_disable_intr();
292         init_sys_memory(memImageFile);
293         init_kern_memory();
294         init_globaldata();
295         init_vkernel();
296         setrealcpu();
297         init_kqueue();
298
299         supports_sse_size = sizeof(supports_sse);
300         supports_sse = 0;
301         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &supports_sse_size,
302                      NULL, 0);
303         init_fpu(supports_sse);
304
305         /*
306          * We boot from the first installed disk.
307          */
308         if (bootOnDisk == 1) {
309                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
310                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
311         } else {
312                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
313                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
314         }
315         init_netif(netifFile, netifFileNum);
316         init_exceptions();
317         mi_startup();
318         /* NOT REACHED */
319         exit(1);
320 }
321
322 /*
323  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
324  */
325 static
326 void
327 init_sys_memory(char *imageFile)
328 {
329         struct stat st;
330         int i;
331         int fd;
332
333         /*
334          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
335          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
336          */
337
338         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
339                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
340         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) && 
341             Maxmem_bytes == 0) {
342                 err(1, "Cannot create new memory file %s unless "
343                        "system memory size is specified with -m",
344                        imageFile);
345                 /* NOT REACHED */
346         }
347
348         /*
349          * Maxmem must be known at this time
350          */
351         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
352                 err(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
353                        "multiples of %dMB only",
354                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
355                 /* NOT REACHED */
356         }
357
358         /*
359          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
360          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
361          * to use the same image file.
362          */
363         if (imageFile == NULL) {
364                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
365                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
366                         fd = open(imageFile, 
367                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
368                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
369                                 free(imageFile);
370                                 continue;
371                         }
372                         break;
373                 }
374         } else {
375                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
376         }
377         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
378         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
379                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
380                 /* NOT REACHED */
381         }
382
383         /*
384          * Truncate or extend the file as necessary.
385          */
386         if (st.st_size > Maxmem_bytes) {
387                 ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
388         } else if (st.st_size < Maxmem_bytes) {
389                 char *zmem;
390                 off_t off = st.st_size & ~SEG_MASK;
391
392                 kprintf("%s: Reserving blocks for memory image\n", imageFile);
393                 zmem = malloc(SEG_SIZE);
394                 bzero(zmem, SEG_SIZE);
395                 lseek(fd, off, SEEK_SET);
396                 while (off < Maxmem_bytes) {
397                         if (write(fd, zmem, SEG_SIZE) != SEG_SIZE) {
398                                 err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
399                                 /* NOT REACHED */
400                         }
401                         off += SEG_SIZE;
402                 }
403                 if (fsync(fd) < 0)
404                         err(1, "Unable to reserve blocks for memory image");
405                 free(zmem);
406         }
407         MemImageFd = fd;
408         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
409 }
410
411 /*
412  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
413  * MAP_VPAGETABLE
414  */
415
416 static
417 void
418 init_kern_memory(void)
419 {
420         void *base;
421         void *try;
422         char *zero;
423         char dummy;
424         char *topofstack = &dummy;
425         vpte_t pte;
426         int i;
427
428         /*
429          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
430          * kernel image itself is not made part of this memory for the
431          * moment.
432          *
433          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
434          * offset KernelPTD.
435          *
436          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
437          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
438          * Try a number of different locations.
439          */
440         try = (void *)0x40000000;
441         base = NULL;
442         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
443                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
444                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
445                             MemImageFd, 0);
446                 if (base == try)
447                         break;
448                 if (base != MAP_FAILED)
449                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
450                 try = (char *)try + 0x10000000;
451         }
452         if (base != try) {
453                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
454                 /* NOT REACHED */
455         }
456         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
457         KvaStart = (vm_offset_t)base;
458         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
459         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
460         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
461
462         /*
463          * Create a top-level page table self-mapping itself. 
464          *
465          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
466          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
467          */
468         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
469         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
470                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
471                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
472         }
473
474         /*
475          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
476          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
477          * at the base so we go one more loop then normal.
478          */
479         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
480         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
481                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
482                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
483         }
484
485         /*
486          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
487          * file.  This is approximately a megabyte.
488          */
489         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
490         zero = malloc(PAGE_SIZE);
491         bzero(zero, PAGE_SIZE);
492         while (i) {
493                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
494                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
495         }
496         free(zero);
497
498         /*
499          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
500          * for easy kernel page table manipulation.
501          *
502          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
503          */
504         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
505                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
506         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
507         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
508         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
509
510         /*
511          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
512          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
513          */
514         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
515                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
516         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
517         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
518
519         /*
520          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
521          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
522          */
523         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
524                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
525         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
526         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
527
528         /*
529          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some 
530          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
531          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
532          * don't need to create any new page table pages.
533          */
534         kernel_vm_end = virtual_start;
535
536         /*
537          * Allocate space for process 0's UAREA.
538          */
539         proc0paddr = (void *)virtual_start;
540         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
541                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
542                 virtual_start += PAGE_SIZE;
543                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
544         }
545
546         /*
547          * crashdumpmap
548          */
549         crashdumpmap = virtual_start;
550         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
551
552         /*
553          * msgbufp maps the system message buffer
554          */
555         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
556         msgbufp = (void *)virtual_start;
557         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
558                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
559                 virtual_start += PAGE_SIZE;
560                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
561         }
562         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
563
564         /*
565          * used by kern_memio for /dev/mem access
566          */
567         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
568         virtual_start += PAGE_SIZE;
569
570         /*
571          * Bootstrap the kernel_pmap
572          */
573         pmap_bootstrap();
574 }
575
576 /*
577  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
578  * virtual_start and phys_avail[0]
579  */
580 static
581 void
582 init_globaldata(void)
583 {
584         int i;
585         vm_paddr_t pa;
586         vm_offset_t va;
587
588         /*
589          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
590          * amount of KVA since the privatespace structure includes two 
591          * whole page table mappings.
592          */
593         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
594         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
595         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
596
597         /*
598          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
599          * portion of the space and the idle stack and map the pages
600          * into KVA.  For cpu #0 only.
601          */
602         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
603                 pa = phys_avail[0];
604                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
605                 pmap_kenter_quick(va, pa);
606                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
607         }
608         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
609                 pa = phys_avail[0];
610                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
611                 pmap_kenter_quick(va, pa);
612                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
613         }
614
615         /*
616          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
617          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
618          */
619         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
620 }
621
622 /*
623  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
624  */
625 static
626 void
627 init_vkernel(void)
628 {
629         struct mdglobaldata *gd;
630
631         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
632         bzero(gd, sizeof(*gd));
633
634         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
635         thread0.td_gd = &gd->mi;
636         ncpus = 1;
637         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
638         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
639         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
640         init_param1();
641         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
642         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
643         cpu_gdinit(gd, 0);
644         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
645         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
646
647         /*init_locks();*/
648         cninit();
649         rand_initialize();
650 #if 0   /* #ifdef DDB */
651         kdb_init();
652         if (boothowto & RB_KDB)
653                 Debugger("Boot flags requested debugger");
654 #endif
655 #if 0
656         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
657 #endif
658         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
659
660 #if 0
661         /*
662          * Map the message buffer
663          */
664         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
665                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
666         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
667 #endif
668 #if 0
669         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
670         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
671 #endif
672 }
673
674 /*
675  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.  
676  * If specified they each should point to a disk image, 
677  * the first of which will become the root disk.
678  *
679  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
680  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
681  * O_DIRECT to remove the duplication.
682  */
683 static
684 void
685 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
686 {
687         int i;  
688
689         if (diskFileNum == 0)
690                 return;
691
692         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
693                 char *fname;
694                 fname = diskExp[i];
695
696                 if (fname == NULL) {
697                         warnx("Invalid argument to '-r'");
698                         continue;
699                 }
700
701                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
702                         struct stat st; 
703                         struct vkdisk_info* info = NULL;
704                         int fd;
705                         size_t l = 0;
706
707                         if (type == VKD_DISK)
708                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
709                         else
710                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
711                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
712                                 if (errno == EAGAIN)
713                                         fprintf(stderr, "You may already have a vkernel using this disk image!\n");
714                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
715                                 /* NOT REACHED */
716                         }
717                         /* get rid of O_NONBLOCK, keep O_DIRECT */
718                         if (type == VKD_DISK)
719                                 fcntl(fd, F_SETFL, O_DIRECT);
720
721                         info = &DiskInfo[DiskNum];
722                         l = strlen(fname);
723
724                         info->unit = i;
725                         info->fd = fd;
726                         info->type = type;
727                         memcpy(info->fname, fname, l);
728
729                         if (DiskNum == 0) {
730                                 if (type == VKD_CD)
731                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
732                                 else if (type == VKD_DISK)
733                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
734                         }
735
736                         DiskNum++;
737                 } else {
738                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
739                         continue;
740                 }
741         }
742 }
743
744 static
745 int
746 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
747 {
748         struct ifreq ifr;
749         int flags;
750
751         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
752
753         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
754         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
755                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
756                 return -1;
757         }
758
759         /*
760          * Adjust if_flags
761          *
762          * If the flags are already set/cleared, then we return
763          * immediately to avoid extra syscalls
764          */
765         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
766         if (f < 0) {
767                 /* Turn off flags */
768                 f = -f;
769                 if ((flags & f) == 0)
770                         return 0;
771                 flags &= ~f;
772         } else {
773                 /* Turn on flags */
774                 if (flags & f)
775                         return 0;
776                 flags |= f;
777         }
778
779         /*
780          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
781          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
782          */
783         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
784
785         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
786         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
787         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
788                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
789                 return -1;
790         }
791         return 0;
792 }
793
794 static
795 int
796 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
797 {
798         struct ifaliasreq ifra;
799         struct sockaddr_in *in;
800
801         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
802         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
803
804         /* Setup address */
805         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
806         in->sin_family = AF_INET;
807         in->sin_len = sizeof(*in);
808         in->sin_addr.s_addr = addr;
809
810         if (mask != 0) {
811                 /* Setup netmask */
812                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
813                 in->sin_len = sizeof(*in);
814                 in->sin_addr.s_addr = mask;
815         }
816
817         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
818                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
819                 return -1;
820         }
821         return 0;
822 }
823
824 static
825 int
826 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
827 {
828         struct ifbreq ifbr;
829         struct ifdrv ifd;
830
831         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
832         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
833                  "tap%d", tap_unit);
834
835         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
836         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
837         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
838         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
839         ifd.ifd_data = &ifbr;
840
841         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
842                 /*
843                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
844                  * a member of the bridge(4)
845                  */
846                 if (errno != EEXIST) {
847                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
848                         return -1;
849                 }
850         }
851         return 0;
852 }
853
854 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
855
856 /* XXX major()/minor() can't be used in vkernel */
857 #define TAPDEV_MAJOR(x) ((int)(((u_int)(x) >> 8) & 0xff))
858 #define TAPDEV_MINOR(x) ((int)((x) & 0xffff00ff))
859
860 #ifndef TAP_CDEV_MAJOR
861 #define TAP_CDEV_MAJOR  149
862 #endif
863
864 /*
865  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
866  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
867  * tap(4) interface.
868  *
869  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
870  */
871 static
872 int
873 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
874 {
875         char tap_dev[MAXPATHLEN];
876         int tap_fd, failed;
877         struct stat st;
878
879         *tap_unit = -1;
880
881         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
882                 int i;
883                 int lasterr = 0;
884
885                 /*
886                  * Find first unused tap(4) device file
887                  */
888                 for (i = 0; ; ++i) {
889                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/tap%d", i);
890                         tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
891                         if (tap_fd >= 0 || errno == ENOENT)
892                                 break;
893                         lasterr = errno;
894                 }
895                 if (tap_fd < 0) {
896                         warnc(lasterr, "Unable to find a free tap(4)");
897                         return -1;
898                 }
899         } else {
900                 /*
901                  * User supplied tap(4) device file
902                  */
903                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
904                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
905                 else
906                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
907
908                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
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         failed = 1;
919         if (fstat(tap_fd, &st) == 0 && S_ISCHR(st.st_mode) &&
920             TAPDEV_MAJOR(st.st_rdev) == TAP_CDEV_MAJOR) {
921                 *tap_unit = TAPDEV_MINOR(st.st_rdev);
922
923                 /*
924                  * Bring up the corresponding tap(4) interface
925                  */
926                 if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
927                         failed = 0;
928         } else {
929                 warnx("%s is not a tap(4) device", tap_dev);
930         }
931
932         if (failed) {
933                 close(tap_fd);
934                 tap_fd = -1;
935                 *tap_unit = -1;
936         }
937         return tap_fd;
938 }
939
940 #undef TAPDEV_MAJOR
941 #undef TAPDEV_MINOR
942 #undef TAPDEV_OFLAGS
943
944 /*
945  * Following syntax is supported,
946  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
947  *
948  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
949  *                        tap(4)'s netmask len is z
950  *
951  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
952  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
953  *
954  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
955  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
956  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
957  *
958  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
959  *
960  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
961  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
962  *
963  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
964  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
965  *                        pseudo netif's netmask len is z
966  */
967 static
968 int
969 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
970 {
971         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
972         int next_netif_addr;
973         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
974
975         *addr = 0;
976         *mask = 0;
977
978         tok = strtok(NULL, ":/");
979         if (tok == NULL) {
980                 /*
981                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
982                  */
983                 return 0;
984         }
985
986         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
987                 /*
988                  * tap(4)'s address is supplied
989                  */
990                 ifbridge = NULL;
991
992                 /*
993                  * If there is next token, then it may be pseudo
994                  * netif's address or netmask len for tap(4)
995                  */
996                 next_netif_addr = 0;
997         } else {
998                 /*
999                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1000                  * iface name
1001                  */
1002                 tap_addr = 0;
1003                 ifbridge = tok;
1004
1005                 /*
1006                  * If there is next token, then it must be pseudo
1007                  * netif's address
1008                  */
1009                 next_netif_addr = 1;
1010         }
1011
1012         netmask = netif_addr = 0;
1013
1014         tok = strtok(NULL, ":/");
1015         if (tok == NULL)
1016                 goto back;
1017
1018         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1019                 if (next_netif_addr) {
1020                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1021                         return -1;
1022                 }
1023                 netif_addr = 0;
1024
1025                 /*
1026                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1027                  */
1028                 masklen_str = tok;
1029         } else {
1030                 /*
1031                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1032                  * it must be netmask len
1033                  */
1034                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1035         }
1036
1037         /* Calculate netmask */
1038         if (masklen_str != NULL) {
1039                 u_long masklen;
1040
1041                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1042                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1043                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1044                                         & 0xffffffff);
1045                 } else {
1046                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1047                         return -1;
1048                 }
1049         }
1050
1051         /* Make sure there is no more token left */
1052         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1053                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1054                 return -1;
1055         }
1056
1057 back:
1058         if (ifbridge == NULL) {
1059                 /* Set tap(4) address/netmask */
1060                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1061                         return -1;
1062         } else {
1063                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1064                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1065                         return -1;
1066         }
1067
1068         *addr = netif_addr;
1069         *mask = netmask;
1070         return 0;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1075  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1076  * in NetifInfo[].
1077  */
1078 static
1079 void
1080 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1081 {
1082         int i, s;
1083
1084         if (netifExpNum == 0)
1085                 return;
1086
1087         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1088         if (s < 0)
1089                 return;
1090
1091         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1092                 struct vknetif_info *info;
1093                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1094                 int tap_fd, tap_unit;
1095                 char *netif;
1096
1097                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1098                 if (netif == NULL) {
1099                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1100                         continue;
1101                 }
1102
1103                 /*
1104                  * Open tap(4) device file and bring up the
1105                  * corresponding interface
1106                  */
1107                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1108                 if (tap_fd < 0)
1109                         continue;
1110
1111                 /*
1112                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1113                  * for pseudo netif
1114                  *
1115                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1116                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1117                  */
1118                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1119                         /*
1120                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1121                          *     down the corresponding interface
1122                          */
1123                         close(tap_fd);
1124                         continue;
1125                 }
1126
1127                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1128                 info->tap_fd = tap_fd;
1129                 info->tap_unit = tap_unit;
1130                 info->netif_addr = netif_addr;
1131                 info->netif_mask = netif_mask;
1132
1133                 NetifNum++;
1134                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1135                         break;
1136         }
1137         close(s);
1138 }
1139
1140 static
1141 void
1142 writepid( void )
1143 {
1144         pid_t self;
1145         FILE *fp;
1146
1147         if (pid_file != NULL) {
1148                 self = getpid();
1149                 fp = fopen(pid_file, "w");
1150
1151                 if (fp != NULL) {
1152                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1153                         fclose(fp);
1154                 }
1155                 else {
1156                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1157                 }
1158         }
1159 }
1160
1161 static
1162 void
1163 cleanpid( void ) 
1164 {
1165         if (pid_file != NULL) {
1166                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1167                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1168         }
1169 }
1170
1171 static
1172 void
1173 usage(const char *ctl, ...)
1174 {
1175         va_list va;
1176
1177         va_start(va, ctl);
1178         vfprintf(stderr, ctl, va);
1179         va_end(va);
1180         fprintf(stderr, "\n");
1181         exit(1);
1182 }
1183
1184 void
1185 cpu_reset(void)
1186 {
1187         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1188         closefrom(3);
1189         cleanpid();
1190         execv(save_av[0], save_av);
1191 }
1192
1193 void
1194 cpu_halt(void)
1195 {
1196         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1197         cleanpid();
1198         exit(0);
1199 }
1200
1201 void
1202 setrealcpu(void)
1203 {
1204         switch(lwp_cpu_lock) {
1205         case LCL_PER_CPU:
1206                 if (bootverbose)
1207                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1208                                 mycpuid, next_cpu);
1209                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1210                 next_cpu++;
1211                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1212                         next_cpu = 0;
1213                 break;
1214         case LCL_SINGLE_CPU:
1215                 if (bootverbose)
1216                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1217                                 mycpuid, next_cpu);
1218                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1219                 break;
1220         default:
1221                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1222                 break;
1223         }
1224 }
1225