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 }