Merge branch 'vendor/BINUTILS221'
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / init.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/init.c,v 1.56 2008/05/27 07:48:00 dillon Exp $
35  */
36
37 #include <sys/types.h>
38 #include <sys/systm.h>
39 #include <sys/kernel.h>
40 #include <sys/stat.h>
41 #include <sys/mman.h>
42 #include <sys/cons.h>
43 #include <sys/random.h>
44 #include <sys/vkernel.h>
45 #include <sys/tls.h>
46 #include <sys/reboot.h>
47 #include <sys/proc.h>
48 #include <sys/msgbuf.h>
49 #include <sys/vmspace.h>
50 #include <sys/socket.h>
51 #include <sys/sockio.h>
52 #include <sys/sysctl.h>
53 #include <sys/un.h>
54 #include <vm/vm_page.h>
55 #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 u_int cpu_feature;      /* XXX */
109 int tsc_present;
110 int64_t tsc_frequency;
111 int optcpus;            /* number of cpus - see mp_start() */
112 int lwp_cpu_lock;       /* if/how to lock virtual CPUs to real CPUs */
113 int real_ncpus;         /* number of real CPUs */
114 int next_cpu;           /* next real CPU to lock a virtual CPU to */
115
116 int via_feature_xcrypt = 0;     /* XXX */
117 int via_feature_rng = 0;        /* XXX */
118
119 struct privatespace *CPU_prvspace;
120
121 static struct trapframe proc0_tf;
122 static void *proc0paddr;
123
124 static void init_sys_memory(char *imageFile);
125 static void init_kern_memory(void);
126 static void init_globaldata(void);
127 static void init_vkernel(void);
128 static void init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type); 
129 static void init_netif(char *netifExp[], int netifFileNum);
130 static void writepid(void);
131 static void cleanpid(void);
132 static int unix_connect(const char *path);
133 static void usage_err(const char *ctl, ...);
134 static void usage_help(_Bool);
135
136 static int save_ac;
137 static char **save_av;
138
139 /*
140  * Kernel startup for virtual kernels - standard main() 
141  */
142 int
143 main(int ac, char **av)
144 {
145         char *memImageFile = NULL;
146         char *netifFile[VKNETIF_MAX];
147         char *diskFile[VKDISK_MAX];
148         char *cdFile[VKDISK_MAX];
149         char *suffix;
150         char *endp;
151         int netifFileNum = 0;
152         int diskFileNum = 0;
153         int cdFileNum = 0;
154         int bootOnDisk = -1;    /* set below to vcd (0) or vkd (1) */
155         int c;
156         int i;
157         int j;
158         int n;
159         int isq;
160         int real_vkernel_enable;
161         int supports_sse;
162         size_t vsize;
163         
164         save_ac = ac;
165         save_av = av;
166
167         /*
168          * Process options
169          */
170         kernel_mem_readonly = 1;
171 #ifdef SMP
172         optcpus = 2;
173 #endif
174         lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
175
176         real_vkernel_enable = 0;
177         vsize = sizeof(real_vkernel_enable);
178         sysctlbyname("vm.vkernel_enable", &real_vkernel_enable, &vsize, NULL,0);
179         
180         if (real_vkernel_enable == 0) {
181                 errx(1, "vm.vkernel_enable is 0, must be set "
182                         "to 1 to execute a vkernel!");
183         }
184
185         real_ncpus = 1;
186         vsize = sizeof(real_ncpus);
187         sysctlbyname("hw.ncpu", &real_ncpus, &vsize, NULL, 0);
188
189         if (ac < 2)
190                 usage_help(false);
191
192         while ((c = getopt(ac, av, "c:hsvl:m:n:r:e:i:p:I:U")) != -1) {
193                 switch(c) {
194                 case 'e':
195                         /*
196                          * name=value:name=value:name=value...
197                          * name="value"...
198                          *
199                          * Allow values to be quoted but note that shells
200                          * may remove the quotes, so using this feature
201                          * to embed colons may require a backslash.
202                          */
203                         n = strlen(optarg);
204                         isq = 0;
205                         kern_envp = malloc(n + 2);
206                         for (i = j = 0; i < n; ++i) {
207                                 if (optarg[i] == '"')
208                                         isq ^= 1;
209                                 else if (optarg[i] == '\'')
210                                         isq ^= 2;
211                                 else if (isq == 0 && optarg[i] == ':')
212                                         kern_envp[j++] = 0;
213                                 else
214                                         kern_envp[j++] = optarg[i];
215                         }
216                         kern_envp[j++] = 0;
217                         kern_envp[j++] = 0;
218                         break;
219                 case 's':
220                         boothowto |= RB_SINGLE;
221                         break;
222                 case 'v':
223                         bootverbose = 1;
224                         break;
225                 case 'i':
226                         memImageFile = optarg;
227                         break;
228                 case 'I':
229                         if (netifFileNum < VKNETIF_MAX)
230                                 netifFile[netifFileNum++] = strdup(optarg);
231                         break;
232                 case 'r':
233                         if (bootOnDisk < 0)
234                                 bootOnDisk = 1;
235                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
236                                 diskFile[diskFileNum++] = strdup(optarg);
237                         break;
238                 case 'c':
239                         if (bootOnDisk < 0)
240                                 bootOnDisk = 0;
241                         if (diskFileNum + cdFileNum < VKDISK_MAX)
242                                 cdFile[cdFileNum++] = strdup(optarg);
243                         break;
244                 case 'm':
245                         Maxmem_bytes = strtoull(optarg, &suffix, 0);
246                         if (suffix) {
247                                 switch(*suffix) {
248                                 case 'g':
249                                 case 'G':
250                                         Maxmem_bytes <<= 30;
251                                         break;
252                                 case 'm':
253                                 case 'M':
254                                         Maxmem_bytes <<= 20;
255                                         break;
256                                 case 'k':
257                                 case 'K':
258                                         Maxmem_bytes <<= 10;
259                                         break;
260                                 default:
261                                         Maxmem_bytes = 0;
262                                         usage_err("Bad maxmem option");
263                                         /* NOT REACHED */
264                                         break;
265                                 }
266                         }
267                         break;
268                 case 'l':
269                         next_cpu = -1;
270                         if (strncmp("map", optarg, 3) == 0) {
271                                 lwp_cpu_lock = LCL_PER_CPU;
272                                 if (optarg[3] == ',') {
273                                         next_cpu = strtol(optarg+4, &endp, 0);
274                                         if (*endp != '\0')
275                                                 usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
276                                 } else {
277                                         next_cpu = 0;
278                                 }
279                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
280                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
281                         } else if (strncmp("any", optarg, 3) == 0) {
282                                 lwp_cpu_lock = LCL_NONE;
283                         } else {
284                                 lwp_cpu_lock = LCL_SINGLE_CPU;
285                                 next_cpu = strtol(optarg, &endp, 0);
286                                 if (*endp != '\0')
287                                         usage_err("Bad target CPU number at '%s'", endp);
288                                 if (next_cpu < 0 || next_cpu > real_ncpus - 1)
289                                         usage_err("Bad target CPU, valid range is 0-%d", real_ncpus - 1);
290                         }
291                         break;
292                 case 'n':
293                         /*
294                          * This value is set up by mp_start(), don't just
295                          * set ncpus here.
296                          */
297 #ifdef SMP
298                         optcpus = strtol(optarg, NULL, 0);
299                         if (optcpus < 1 || optcpus > MAXCPU)
300                                 usage_err("Bad ncpus, valid range is 1-%d", MAXCPU);
301 #else
302                         if (strtol(optarg, NULL, 0) != 1) {
303                                 usage_err("You built a UP vkernel, only 1 cpu!");
304                         }
305 #endif
306                         
307                         break;
308                 case 'p':
309                         pid_file = optarg;      
310                         break;
311                 case 'U':
312                         kernel_mem_readonly = 0;
313                         break;
314                 case 'h':
315                         usage_help(true);
316                         break;
317                 default:
318                         usage_help(false);
319                 }
320         }
321
322         writepid();
323         cpu_disable_intr();
324         init_sys_memory(memImageFile);
325         init_kern_memory();
326         init_globaldata();
327         init_vkernel();
328         setrealcpu();
329         init_kqueue();
330
331         /*
332          * Check TSC
333          */
334         vsize = sizeof(tsc_present);
335         sysctlbyname("hw.tsc_present", &tsc_present, &vsize, NULL, 0);
336         vsize = sizeof(tsc_frequency);
337         sysctlbyname("hw.tsc_frequency", &tsc_frequency, &vsize, NULL, 0);
338         if (tsc_present)
339                 cpu_feature |= CPUID_TSC;
340
341         /*
342          * Check SSE
343          */
344         vsize = sizeof(supports_sse);
345         supports_sse = 0;
346         sysctlbyname("hw.instruction_sse", &supports_sse, &vsize, NULL, 0);
347         init_fpu(supports_sse);
348         if (supports_sse)
349                 cpu_feature |= CPUID_SSE | CPUID_FXSR;
350
351         /*
352          * We boot from the first installed disk.
353          */
354         if (bootOnDisk == 1) {
355                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
356                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
357         } else {
358                 init_disk(cdFile, cdFileNum, VKD_CD);
359                 init_disk(diskFile, diskFileNum, VKD_DISK);
360         }
361         init_netif(netifFile, netifFileNum);
362         init_exceptions();
363         mi_startup();
364         /* NOT REACHED */
365         exit(EX_SOFTWARE);
366 }
367
368 /*
369  * Initialize system memory.  This is the virtual kernel's 'RAM'.
370  */
371 static
372 void
373 init_sys_memory(char *imageFile)
374 {
375         struct stat st;
376         int i;
377         int fd;
378
379         /*
380          * Figure out the system memory image size.  If an image file was
381          * specified and -m was not specified, use the image file's size.
382          */
383
384         if (imageFile && stat(imageFile, &st) == 0 && Maxmem_bytes == 0)
385                 Maxmem_bytes = (vm_paddr_t)st.st_size;
386         if ((imageFile == NULL || stat(imageFile, &st) < 0) && 
387             Maxmem_bytes == 0) {
388                 errx(1, "Cannot create new memory file %s unless "
389                        "system memory size is specified with -m",
390                        imageFile);
391                 /* NOT REACHED */
392         }
393
394         /*
395          * Maxmem must be known at this time
396          */
397         if (Maxmem_bytes < 32 * 1024 * 1024 || (Maxmem_bytes & SEG_MASK)) {
398                 errx(1, "Bad maxmem specification: 32MB minimum, "
399                        "multiples of %dMB only",
400                        SEG_SIZE / 1024 / 1024);
401                 /* NOT REACHED */
402         }
403
404         /*
405          * Generate an image file name if necessary, then open/create the
406          * file exclusively locked.  Do not allow multiple virtual kernels
407          * to use the same image file.
408          */
409         if (imageFile == NULL) {
410                 for (i = 0; i < 1000000; ++i) {
411                         asprintf(&imageFile, "/var/vkernel/memimg.%06d", i);
412                         fd = open(imageFile, 
413                                   O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
414                         if (fd < 0 && errno == EWOULDBLOCK) {
415                                 free(imageFile);
416                                 continue;
417                         }
418                         break;
419                 }
420         } else {
421                 fd = open(imageFile, O_RDWR|O_CREAT|O_EXLOCK|O_NONBLOCK, 0644);
422         }
423         printf("Using memory file: %s\n", imageFile);
424         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
425                 err(1, "Unable to open/create %s", imageFile);
426                 /* NOT REACHED */
427         }
428
429         /*
430          * Truncate or extend the file as necessary.  Clean out the contents
431          * of the file, we want it to be full of holes so we don't waste
432          * time reading in data from an old file that we no longer care
433          * about.
434          */
435         ftruncate(fd, 0);
436         ftruncate(fd, Maxmem_bytes);
437
438         MemImageFd = fd;
439         Maxmem = Maxmem_bytes >> PAGE_SHIFT;
440         physmem = Maxmem;
441 }
442
443 /*
444  * Initialize kernel memory.  This reserves kernel virtual memory by using
445  * MAP_VPAGETABLE
446  */
447
448 static
449 void
450 init_kern_memory(void)
451 {
452         void *base;
453         void *try;
454         char *zero;
455         char dummy;
456         char *topofstack = &dummy;
457         vpte_t pte;
458         int i;
459
460         /*
461          * Memory map our kernel virtual memory space.  Note that the
462          * kernel image itself is not made part of this memory for the
463          * moment.
464          *
465          * The memory map must be segment-aligned so we can properly
466          * offset KernelPTD.
467          *
468          * If the system kernel has a different MAXDSIZ, it might not
469          * be possible to map kernel memory in its prefered location.
470          * Try a number of different locations.
471          */
472         try = (void *)0x40000000;
473         base = NULL;
474         while ((char *)try + KERNEL_KVA_SIZE < topofstack) {
475                 base = mmap(try, KERNEL_KVA_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE,
476                             MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE,
477                             MemImageFd, 0);
478                 if (base == try)
479                         break;
480                 if (base != MAP_FAILED)
481                         munmap(base, KERNEL_KVA_SIZE);
482                 try = (char *)try + 0x10000000;
483         }
484         if (base != try) {
485                 err(1, "Unable to mmap() kernel virtual memory!");
486                 /* NOT REACHED */
487         }
488         madvise(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_NOSYNC);
489         KvaStart = (vm_offset_t)base;
490         KvaSize = KERNEL_KVA_SIZE;
491         KvaEnd = KvaStart + KvaSize;
492
493         /* cannot use kprintf yet */
494         printf("KVM mapped at %p-%p\n", (void *)KvaStart, (void *)KvaEnd);
495
496         /*
497          * Create a top-level page table self-mapping itself. 
498          *
499          * Initialize the page directory at physical page index 0 to point
500          * to an array of page table pages starting at physical page index 1
501          */
502         lseek(MemImageFd, 0L, 0);
503         for (i = 0; i < KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE; ++i) {
504                 pte = ((i + 1) * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
505                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
506         }
507
508         /*
509          * Initialize the PTEs in the page table pages required to map the
510          * page table itself.  This includes mapping the page directory page
511          * at the base so we go one more loop then normal.
512          */
513         lseek(MemImageFd, PAGE_SIZE, 0);
514         for (i = 0; i <= KERNEL_KVA_SIZE / SEG_SIZE * sizeof(vpte_t); ++i) {
515                 pte = (i * PAGE_SIZE) | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W;
516                 write(MemImageFd, &pte, sizeof(pte));
517         }
518
519         /*
520          * Initialize remaining PTEs to 0.  We may be reusing a memory image
521          * file.  This is approximately a megabyte.
522          */
523         i = (KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE - i) * sizeof(pte);
524         zero = malloc(PAGE_SIZE);
525         bzero(zero, PAGE_SIZE);
526         while (i) {
527                 write(MemImageFd, zero, (i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
528                 i = i - ((i > PAGE_SIZE) ? PAGE_SIZE : i);
529         }
530         free(zero);
531
532         /*
533          * Enable the page table and calculate pointers to our self-map
534          * for easy kernel page table manipulation.
535          *
536          * KernelPTA must be offset so we can do direct VA translations
537          */
538         mcontrol(base, KERNEL_KVA_SIZE, MADV_SETMAP,
539                  0 | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V);
540         KernelPTD = (vpte_t *)base;                       /* pg directory */
541         KernelPTA = (vpte_t *)((char *)base + PAGE_SIZE); /* pg table pages */
542         KernelPTA -= KvaStart >> PAGE_SHIFT;
543
544         /*
545          * phys_avail[] represents unallocated physical memory.  MI code
546          * will use phys_avail[] to create the vm_page array.
547          */
548         phys_avail[0] = PAGE_SIZE +
549                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
550         phys_avail[0] = (phys_avail[0] + PAGE_MASK) & ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK;
551         phys_avail[1] = Maxmem_bytes;
552
553         /*
554          * (virtual_start, virtual_end) represent unallocated kernel virtual
555          * memory.  MI code will create kernel_map using these parameters.
556          */
557         virtual_start = KvaStart + PAGE_SIZE +
558                         KERNEL_KVA_SIZE / PAGE_SIZE * sizeof(vpte_t);
559         virtual_start = (virtual_start + PAGE_MASK) & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
560         virtual_end = KvaStart + KERNEL_KVA_SIZE;
561
562         /*
563          * kernel_vm_end could be set to virtual_end but we want some 
564          * indication of how much of the kernel_map we've used, so
565          * set it low and let pmap_growkernel increase it even though we
566          * don't need to create any new page table pages.
567          */
568         kernel_vm_end = virtual_start;
569
570         /*
571          * Allocate space for process 0's UAREA.
572          */
573         proc0paddr = (void *)virtual_start;
574         for (i = 0; i < UPAGES; ++i) {
575                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
576                 virtual_start += PAGE_SIZE;
577                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
578         }
579
580         /*
581          * crashdumpmap
582          */
583         crashdumpmap = virtual_start;
584         virtual_start += MAXDUMPPGS * PAGE_SIZE;
585
586         /*
587          * msgbufp maps the system message buffer
588          */
589         assert((MSGBUF_SIZE & PAGE_MASK) == 0);
590         msgbufp = (void *)virtual_start;
591         for (i = 0; i < (MSGBUF_SIZE >> PAGE_SHIFT); ++i) {
592                 pmap_kenter_quick(virtual_start, phys_avail[0]);
593                 virtual_start += PAGE_SIZE;
594                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
595         }
596         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
597
598         /*
599          * used by kern_memio for /dev/mem access
600          */
601         ptvmmap = (caddr_t)virtual_start;
602         virtual_start += PAGE_SIZE;
603
604         /*
605          * Bootstrap the kernel_pmap
606          */
607         pmap_bootstrap();
608 }
609
610 /*
611  * Map the per-cpu globaldata for cpu #0.  Allocate the space using
612  * virtual_start and phys_avail[0]
613  */
614 static
615 void
616 init_globaldata(void)
617 {
618         int i;
619         vm_paddr_t pa;
620         vm_offset_t va;
621
622         /*
623          * Reserve enough KVA to cover possible cpus.  This is a considerable
624          * amount of KVA since the privatespace structure includes two 
625          * whole page table mappings.
626          */
627         virtual_start = (virtual_start + SEG_MASK) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
628         CPU_prvspace = (void *)virtual_start;
629         virtual_start += sizeof(struct privatespace) * SMP_MAXCPU;
630
631         /*
632          * Allocate enough physical memory to cover the mdglobaldata
633          * portion of the space and the idle stack and map the pages
634          * into KVA.  For cpu #0 only.
635          */
636         for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
637                 pa = phys_avail[0];
638                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].mdglobaldata + i;
639                 pmap_kenter_quick(va, pa);
640                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
641         }
642         for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[0].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
643                 pa = phys_avail[0];
644                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0].idlestack + i;
645                 pmap_kenter_quick(va, pa);
646                 phys_avail[0] += PAGE_SIZE;
647         }
648
649         /*
650          * Setup the %fs for cpu #0.  The mycpu macro works after this
651          * point.  Note that %gs is used by pthreads.
652          */
653         tls_set_fs(&CPU_prvspace[0], sizeof(struct privatespace));
654 }
655
656 /*
657  * Initialize very low level systems including thread0, proc0, etc.
658  */
659 static
660 void
661 init_vkernel(void)
662 {
663         struct mdglobaldata *gd;
664
665         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
666         bzero(gd, sizeof(*gd));
667
668         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
669         thread0.td_gd = &gd->mi;
670         ncpus = 1;
671         ncpus2 = 1;     /* rounded down power of 2 */
672         ncpus_fit = 1;  /* rounded up power of 2 */
673         /* ncpus2_mask and ncpus_fit_mask are 0 */
674         init_param1();
675         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
676         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
677         cpu_gdinit(gd, 0);
678         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
679         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
680
681         /*init_locks();*/
682 #ifdef SMP
683         /*
684          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
685          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
686          */
687         cpu_get_initial_mplock();
688 #endif
689         cninit();
690         rand_initialize();
691 #if 0   /* #ifdef DDB */
692         kdb_init();
693         if (boothowto & RB_KDB)
694                 Debugger("Boot flags requested debugger");
695 #endif
696         identcpu();
697 #if 0
698         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
699 #endif
700         init_param2((phys_avail[1] - phys_avail[0]) / PAGE_SIZE);
701
702 #if 0
703         /*
704          * Map the message buffer
705          */
706         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
707                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
708         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
709 #endif
710 #if 0
711         thread0.td_pcb_cr3 ... MMU
712         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
713 #endif
714 }
715
716 /*
717  * Filesystem image paths for the virtual kernel are optional.  
718  * If specified they each should point to a disk image, 
719  * the first of which will become the root disk.
720  *
721  * The virtual kernel caches data from our 'disk' just like a normal kernel,
722  * so we do not really want the real kernel to cache the data too.  Use
723  * O_DIRECT to remove the duplication.
724  */
725 static
726 void
727 init_disk(char *diskExp[], int diskFileNum, enum vkdisk_type type)
728 {
729         int i;  
730
731         if (diskFileNum == 0)
732                 return;
733
734         for(i=0; i < diskFileNum; i++){
735                 char *fname;
736                 fname = diskExp[i];
737
738                 if (fname == NULL) {
739                         warnx("Invalid argument to '-r'");
740                         continue;
741                 }
742
743                 if (DiskNum < VKDISK_MAX) {
744                         struct stat st; 
745                         struct vkdisk_info* info = NULL;
746                         int fd;
747                         size_t l = 0;
748
749                         if (type == VKD_DISK)
750                             fd = open(fname, O_RDWR|O_DIRECT, 0644);
751                         else
752                             fd = open(fname, O_RDONLY|O_DIRECT, 0644);
753                         if (fd < 0 || fstat(fd, &st) < 0) {
754                                 err(1, "Unable to open/create %s", fname);
755                                 /* NOT REACHED */
756                         }
757                         if (S_ISREG(st.st_mode)) {
758                                 if (flock(fd, LOCK_EX|LOCK_NB) < 0) {
759                                         errx(1, "Disk image %s is already "
760                                                 "in use\n", fname);
761                                         /* NOT REACHED */
762                                 }
763                         }
764
765                         info = &DiskInfo[DiskNum];
766                         l = strlen(fname);
767
768                         info->unit = i;
769                         info->fd = fd;
770                         info->type = type;
771                         memcpy(info->fname, fname, l);
772
773                         if (DiskNum == 0) {
774                                 if (type == VKD_CD) {
775                                     rootdevnames[0] = "cd9660:vcd0a";
776                                 } else if (type == VKD_DISK) {
777                                     rootdevnames[0] = "ufs:vkd0s0a";
778                                     rootdevnames[1] = "ufs:vkd0s1a";
779                                 }
780                         }
781
782                         DiskNum++;
783                 } else {
784                         warnx("vkd%d (%s) > VKDISK_MAX", DiskNum, fname);
785                         continue;
786                 }
787         }
788 }
789
790 static
791 int
792 netif_set_tapflags(int tap_unit, int f, int s)
793 {
794         struct ifreq ifr;
795         int flags;
796
797         bzero(&ifr, sizeof(ifr));
798
799         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
800         if (ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0) {
801                 warn("tap%d: ioctl(SIOCGIFFLAGS) failed", tap_unit);
802                 return -1;
803         }
804
805         /*
806          * Adjust if_flags
807          *
808          * If the flags are already set/cleared, then we return
809          * immediately to avoid extra syscalls
810          */
811         flags = (ifr.ifr_flags & 0xffff) | (ifr.ifr_flagshigh << 16);
812         if (f < 0) {
813                 /* Turn off flags */
814                 f = -f;
815                 if ((flags & f) == 0)
816                         return 0;
817                 flags &= ~f;
818         } else {
819                 /* Turn on flags */
820                 if (flags & f)
821                         return 0;
822                 flags |= f;
823         }
824
825         /*
826          * Fix up ifreq.ifr_name, since it may be trashed
827          * in previous ioctl(SIOCGIFFLAGS)
828          */
829         snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), "tap%d", tap_unit);
830
831         ifr.ifr_flags = flags & 0xffff;
832         ifr.ifr_flagshigh = flags >> 16;
833         if (ioctl(s, SIOCSIFFLAGS, &ifr) < 0) {
834                 warn("tap%d: ioctl(SIOCSIFFLAGS) failed", tap_unit);
835                 return -1;
836         }
837         return 0;
838 }
839
840 static
841 int
842 netif_set_tapaddr(int tap_unit, in_addr_t addr, in_addr_t mask, int s)
843 {
844         struct ifaliasreq ifra;
845         struct sockaddr_in *in;
846
847         bzero(&ifra, sizeof(ifra));
848         snprintf(ifra.ifra_name, sizeof(ifra.ifra_name), "tap%d", tap_unit);
849
850         /* Setup address */
851         in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_addr;
852         in->sin_family = AF_INET;
853         in->sin_len = sizeof(*in);
854         in->sin_addr.s_addr = addr;
855
856         if (mask != 0) {
857                 /* Setup netmask */
858                 in = (struct sockaddr_in *)&ifra.ifra_mask;
859                 in->sin_len = sizeof(*in);
860                 in->sin_addr.s_addr = mask;
861         }
862
863         if (ioctl(s, SIOCAIFADDR, &ifra) < 0) {
864                 warn("tap%d: ioctl(SIOCAIFADDR) failed", tap_unit);
865                 return -1;
866         }
867         return 0;
868 }
869
870 static
871 int
872 netif_add_tap2brg(int tap_unit, const char *ifbridge, int s)
873 {
874         struct ifbreq ifbr;
875         struct ifdrv ifd;
876
877         bzero(&ifbr, sizeof(ifbr));
878         snprintf(ifbr.ifbr_ifsname, sizeof(ifbr.ifbr_ifsname),
879                  "tap%d", tap_unit);
880
881         bzero(&ifd, sizeof(ifd));
882         strlcpy(ifd.ifd_name, ifbridge, sizeof(ifd.ifd_name));
883         ifd.ifd_cmd = BRDGADD;
884         ifd.ifd_len = sizeof(ifbr);
885         ifd.ifd_data = &ifbr;
886
887         if (ioctl(s, SIOCSDRVSPEC, &ifd) < 0) {
888                 /*
889                  * 'errno == EEXIST' means that the tap(4) is already
890                  * a member of the bridge(4)
891                  */
892                 if (errno != EEXIST) {
893                         warn("ioctl(%s, SIOCSDRVSPEC) failed", ifbridge);
894                         return -1;
895                 }
896         }
897         return 0;
898 }
899
900 #define TAPDEV_OFLAGS   (O_RDWR | O_NONBLOCK)
901
902 /*
903  * Locate the first unused tap(4) device file if auto mode is requested,
904  * or open the user supplied device file, and bring up the corresponding
905  * tap(4) interface.
906  *
907  * NOTE: Only tap(4) device file is supported currently
908  */
909 static
910 int
911 netif_open_tap(const char *netif, int *tap_unit, int s)
912 {
913         char tap_dev[MAXPATHLEN];
914         int tap_fd, failed;
915         struct stat st;
916         char *dname;
917
918         *tap_unit = -1;
919
920         if (strcmp(netif, "auto") == 0) {
921                 /*
922                  * Find first unused tap(4) device file
923                  */
924                 tap_fd = open("/dev/tap", TAPDEV_OFLAGS);
925                 if (tap_fd < 0) {
926                         warnc(errno, "Unable to find a free tap(4)");
927                         return -1;
928                 }
929         } else {
930                 /*
931                  * User supplied tap(4) device file or unix socket.
932                  */
933                 if (netif[0] == '/')    /* Absolute path */
934                         strlcpy(tap_dev, netif, sizeof(tap_dev));
935                 else
936                         snprintf(tap_dev, sizeof(tap_dev), "/dev/%s", netif);
937
938                 tap_fd = open(tap_dev, TAPDEV_OFLAGS);
939
940                 /*
941                  * If we cannot open normally try to connect to it.
942                  */
943                 if (tap_fd < 0)
944                         tap_fd = unix_connect(tap_dev);
945
946                 if (tap_fd < 0) {
947                         warn("Unable to open %s", tap_dev);
948                         return -1;
949                 }
950         }
951
952         /*
953          * Check whether the device file is a tap(4)
954          */
955         if (fstat(tap_fd, &st) < 0) {
956                 failed = 1;
957         } else if (S_ISCHR(st.st_mode)) {
958                 dname = fdevname(tap_fd);
959                 if (dname)
960                         dname = strstr(dname, "tap");
961                 if (dname) {
962                         /*
963                          * Bring up the corresponding tap(4) interface
964                          */
965                         *tap_unit = strtol(dname + 3, NULL, 10);
966                         printf("TAP UNIT %d\n", *tap_unit);
967                         if (netif_set_tapflags(*tap_unit, IFF_UP, s) == 0)
968                                 failed = 0;
969                         else
970                                 failed = 1;
971                 } else {
972                         failed = 1;
973                 }
974         } else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {
975                 /*
976                  * Special socket connection (typically to vknet).  We
977                  * do not have to do anything.
978                  */
979                 failed = 0;
980         } else {
981                 failed = 1;
982         }
983
984         if (failed) {
985                 warnx("%s is not a tap(4) device or socket", tap_dev);
986                 close(tap_fd);
987                 tap_fd = -1;
988                 *tap_unit = -1;
989         }
990         return tap_fd;
991 }
992
993 static int
994 unix_connect(const char *path)
995 {
996         struct sockaddr_un sunx;
997         int len;
998         int net_fd;
999         int sndbuf = 262144;
1000         struct stat st;
1001
1002         snprintf(sunx.sun_path, sizeof(sunx.sun_path), "%s", path);
1003         len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path[strlen(sunx.sun_path)]);
1004         ++len;  /* include nul */
1005         sunx.sun_family = AF_UNIX;
1006         sunx.sun_len = len;
1007
1008         net_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
1009         if (net_fd < 0)
1010                 return(-1);
1011         if (connect(net_fd, (void *)&sunx, len) < 0) {
1012                 close(net_fd);
1013                 return(-1);
1014         }
1015         setsockopt(net_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf));
1016         if (fstat(net_fd, &st) == 0)
1017                 printf("Network socket buffer: %d bytes\n", st.st_blksize);
1018         fcntl(net_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
1019         return(net_fd);
1020 }
1021
1022 #undef TAPDEV_MAJOR
1023 #undef TAPDEV_MINOR
1024 #undef TAPDEV_OFLAGS
1025
1026 /*
1027  * Following syntax is supported,
1028  * 1) x.x.x.x             tap(4)'s address is x.x.x.x
1029  *
1030  * 2) x.x.x.x/z           tap(4)'s address is x.x.x.x
1031  *                        tap(4)'s netmask len is z
1032  *
1033  * 3) x.x.x.x:y.y.y.y     tap(4)'s address is x.x.x.x
1034  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1035  *
1036  * 4) x.x.x.x:y.y.y.y/z   tap(4)'s address is x.x.x.x
1037  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1038  *                        tap(4) and pseudo netif's netmask len are z
1039  *
1040  * 5) bridgeX             tap(4) will be added to bridgeX
1041  *
1042  * 6) bridgeX:y.y.y.y     tap(4) will be added to bridgeX
1043  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1044  *
1045  * 7) bridgeX:y.y.y.y/z   tap(4) will be added to bridgeX
1046  *                        pseudo netif's address is y.y.y.y
1047  *                        pseudo netif's netmask len is z
1048  */
1049 static
1050 int
1051 netif_init_tap(int tap_unit, in_addr_t *addr, in_addr_t *mask, int s)
1052 {
1053         in_addr_t tap_addr, netmask, netif_addr;
1054         int next_netif_addr;
1055         char *tok, *masklen_str, *ifbridge;
1056
1057         *addr = 0;
1058         *mask = 0;
1059
1060         tok = strtok(NULL, ":/");
1061         if (tok == NULL) {
1062                 /*
1063                  * Nothing special, simply use tap(4) as backend
1064                  */
1065                 return 0;
1066         }
1067
1068         if (inet_pton(AF_INET, tok, &tap_addr) > 0) {
1069                 /*
1070                  * tap(4)'s address is supplied
1071                  */
1072                 ifbridge = NULL;
1073
1074                 /*
1075                  * If there is next token, then it may be pseudo
1076                  * netif's address or netmask len for tap(4)
1077                  */
1078                 next_netif_addr = 0;
1079         } else {
1080                 /*
1081                  * Not tap(4)'s address, assume it as a bridge(4)
1082                  * iface name
1083                  */
1084                 tap_addr = 0;
1085                 ifbridge = tok;
1086
1087                 /*
1088                  * If there is next token, then it must be pseudo
1089                  * netif's address
1090                  */
1091                 next_netif_addr = 1;
1092         }
1093
1094         netmask = netif_addr = 0;
1095
1096         tok = strtok(NULL, ":/");
1097         if (tok == NULL)
1098                 goto back;
1099
1100         if (inet_pton(AF_INET, tok, &netif_addr) <= 0) {
1101                 if (next_netif_addr) {
1102                         warnx("Invalid pseudo netif address: %s", tok);
1103                         return -1;
1104                 }
1105                 netif_addr = 0;
1106
1107                 /*
1108                  * Current token is not address, then it must be netmask len
1109                  */
1110                 masklen_str = tok;
1111         } else {
1112                 /*
1113                  * Current token is pseudo netif address, if there is next token
1114                  * it must be netmask len
1115                  */
1116                 masklen_str = strtok(NULL, "/");
1117         }
1118
1119         /* Calculate netmask */
1120         if (masklen_str != NULL) {
1121                 u_long masklen;
1122
1123                 masklen = strtoul(masklen_str, NULL, 10);
1124                 if (masklen < 32 && masklen > 0) {
1125                         netmask = htonl(~((1LL << (32 - masklen)) - 1)
1126                                         & 0xffffffff);
1127                 } else {
1128                         warnx("Invalid netmask len: %lu", masklen);
1129                         return -1;
1130                 }
1131         }
1132
1133         /* Make sure there is no more token left */
1134         if (strtok(NULL, ":/") != NULL) {
1135                 warnx("Invalid argument to '-I'");
1136                 return -1;
1137         }
1138
1139 back:
1140         if (tap_unit < 0) {
1141                 /* Do nothing */
1142         } else if (ifbridge == NULL) {
1143                 /* Set tap(4) address/netmask */
1144                 if (netif_set_tapaddr(tap_unit, tap_addr, netmask, s) < 0)
1145                         return -1;
1146         } else {
1147                 /* Tie tap(4) to bridge(4) */
1148                 if (netif_add_tap2brg(tap_unit, ifbridge, s) < 0)
1149                         return -1;
1150         }
1151
1152         *addr = netif_addr;
1153         *mask = netmask;
1154         return 0;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * NetifInfo[] will be filled for pseudo netif initialization.
1159  * NetifNum will be bumped to reflect the number of valid entries
1160  * in NetifInfo[].
1161  */
1162 static
1163 void
1164 init_netif(char *netifExp[], int netifExpNum)
1165 {
1166         int i, s;
1167
1168         if (netifExpNum == 0)
1169                 return;
1170
1171         s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /* for ioctl(SIOC) */
1172         if (s < 0)
1173                 return;
1174
1175         for (i = 0; i < netifExpNum; ++i) {
1176                 struct vknetif_info *info;
1177                 in_addr_t netif_addr, netif_mask;
1178                 int tap_fd, tap_unit;
1179                 char *netif;
1180
1181                 netif = strtok(netifExp[i], ":");
1182                 if (netif == NULL) {
1183                         warnx("Invalid argument to '-I'");
1184                         continue;
1185                 }
1186
1187                 /*
1188                  * Open tap(4) device file and bring up the
1189                  * corresponding interface
1190                  */
1191                 tap_fd = netif_open_tap(netif, &tap_unit, s);
1192                 if (tap_fd < 0)
1193                         continue;
1194
1195                 /*
1196                  * Initialize tap(4) and get address/netmask
1197                  * for pseudo netif
1198                  *
1199                  * NB: Rest part of netifExp[i] is passed
1200                  *     to netif_init_tap() implicitly.
1201                  */
1202                 if (netif_init_tap(tap_unit, &netif_addr, &netif_mask, s) < 0) {
1203                         /*
1204                          * NB: Closing tap(4) device file will bring
1205                          *     down the corresponding interface
1206                          */
1207                         close(tap_fd);
1208                         continue;
1209                 }
1210
1211                 info = &NetifInfo[NetifNum];
1212                 info->tap_fd = tap_fd;
1213                 info->tap_unit = tap_unit;
1214                 info->netif_addr = netif_addr;
1215                 info->netif_mask = netif_mask;
1216
1217                 NetifNum++;
1218                 if (NetifNum >= VKNETIF_MAX)    /* XXX will this happen? */
1219                         break;
1220         }
1221         close(s);
1222 }
1223
1224 static
1225 void
1226 writepid( void )
1227 {
1228         pid_t self;
1229         FILE *fp;
1230
1231         if (pid_file != NULL) {
1232                 self = getpid();
1233                 fp = fopen(pid_file, "w");
1234
1235                 if (fp != NULL) {
1236                         fprintf(fp, "%ld\n", (long)self);
1237                         fclose(fp);
1238                 }
1239                 else {
1240                         perror("Warning: couldn't open pidfile");
1241                 }
1242         }
1243 }
1244
1245 static
1246 void
1247 cleanpid( void ) 
1248 {
1249         if (pid_file != NULL) {
1250                 if ( unlink(pid_file) != 0 )
1251                         perror("Warning: couldn't remove pidfile");
1252         }
1253 }
1254
1255 static
1256 void
1257 usage_err(const char *ctl, ...)
1258 {
1259         va_list va;
1260
1261         va_start(va, ctl);
1262         vfprintf(stderr, ctl, va);
1263         va_end(va);
1264         fprintf(stderr, "\n");
1265         exit(EX_USAGE);
1266 }
1267
1268 static
1269 void
1270 usage_help(_Bool help)
1271 {
1272         fprintf(stderr, "Usage: %s [-hsUv] [-c file] [-e name=value:name=value:...]\n"
1273             "\t[-i file] [-I interface[:address1[:address2][/netmask]]] [-l cpulock]\n"
1274             "\t[-m size] [-n numcpus] [-p file] [-r file]\n", save_av[0]);
1275
1276         if (help)
1277                 fprintf(stderr, "\nArguments:\n"
1278                     "\t-c\tSpecify a readonly CD-ROM image file to be used by the kernel.\n"
1279                     "\t-e\tSpecify an environment to be used by the kernel.\n"
1280                     "\t-h\tThis list of options.\n"
1281                     "\t-i\tSpecify a memory image file to be used by the virtual kernel.\n"
1282                     "\t-I\tCreate a virtual network device.\n"
1283                     "\t-l\tSpecify which, if any, real CPUs to lock virtual CPUs to.\n"
1284                     "\t-m\tSpecify the amount of memory to be used by the kernel in bytes.\n"
1285                     "\t-n\tSpecify the number of CPUs you wish to emulate.\n"
1286                     "\t-p\tSpecify a file in which to store the process ID.\n"
1287                     "\t-r\tSpecify a R/W disk image file to be used by the kernel.\n"
1288                     "\t-s\tBoot into single-user mode.\n"
1289                     "\t-U\tEnable writing to kernel memory and module loading.\n"
1290                     "\t-v\tTurn on verbose booting.\n");
1291
1292         exit(EX_USAGE);
1293 }
1294
1295 void
1296 cpu_reset(void)
1297 {
1298         kprintf("cpu reset, rebooting vkernel\n");
1299         closefrom(3);
1300         cleanpid();
1301         execv(save_av[0], save_av);
1302 }
1303
1304 void
1305 cpu_halt(void)
1306 {
1307         kprintf("cpu halt, exiting vkernel\n");
1308         cleanpid();
1309         exit(EX_OK);
1310 }
1311
1312 void
1313 setrealcpu(void)
1314 {
1315         switch(lwp_cpu_lock) {
1316         case LCL_PER_CPU:
1317                 if (bootverbose)
1318                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1319                                 mycpuid, next_cpu);
1320                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1321                 next_cpu++;
1322                 if (next_cpu >= real_ncpus)
1323                         next_cpu = 0;
1324                 break;
1325         case LCL_SINGLE_CPU:
1326                 if (bootverbose)
1327                         kprintf("Locking CPU%d to real cpu %d\n",
1328                                 mycpuid, next_cpu);
1329                 usched_set(getpid(), USCHED_SET_CPU, &next_cpu, sizeof(next_cpu));
1330                 break;
1331         default:
1332                 /* do not map virtual cpus to real cpus */
1333                 break;
1334         }
1335 }
1336