palacios/src/devices/telnet_cons.c

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2009, Robert Deloatch <rtdeloatch@gmail.com>
  11  * Copyright (c) 2009, Steven Jaconette <stevenjaconette2007@u.northwestern.edu>
  12  * Copyright (c) 2009, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  13  * All rights reserved.
  14  *
  15  * Author: Robdert Deloatch <rtdeloatch@gmail.com>
  16  *         Steven Jaconette <stevenjaconette2007@u.northwestern.edu>
  17  *
  18  * This is free software.  You are permitted to use,
  19  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  20  */
  21
  22 /* Interface between virtual video card and client apps */
  23
  24 #include <palacios/vmm.h>
  25 #include <palacios/vmm_dev_mgr.h>
  26 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
  27 #include <palacios/vmm_host_events.h>
  28 #include <palacios/vmm_lock.h>
  29 #include <palacios/vmm_string.h>
  30 #include <interfaces/vmm_socket.h>
  31
  32 #include <devices/console.h>
  33
  34
  35 #define NUM_ROWS 25
  36 #define NUM_COLS 80
  37 #define BYTES_PER_ROW (NUM_COLS * 2)
  38 #define BYTES_PER_COL 2
  39
  40
  41 #define SCREEN_SIZE 4000
  42
  43 #define NO_KEY { 0, 0 }
  44 #define ESC_CHAR  ((uint8_t)0x1b)
  45 #define CR_CHAR   ((uint8_t)0x0d)
  46
  47 #define ASCII_CTRL_CODE 0x1d
  48
  49
  50 struct cons_state {
  51     int server_fd;
  52     int client_fd;
  53
  54     uint16_t port;
  55
  56     int connected;
  57
  58     v3_lock_t cons_lock;
  59
  60     v3_vm_info * vm;
  61
  62     struct vm_device * frontend_dev;
  63 };
  64
  65 struct key_code {
  66     uint8_t scan_code;
  67     uint8_t capital;
  68 };
  69
  70
  71 static const struct key_code ascii_to_key_code[] = {             // ASCII Value Serves as Index
  72     NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,      // 0x00 - 0x03
  73     NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,      // 0x04 - 0x07
  74     { 0x0E, 0 },    { 0x0F, 0 },    { 0x1C, 0 },    NO_KEY,      // 0x08 - 0x0B
  75     NO_KEY,         { 0x1C, 0 },    NO_KEY,         NO_KEY,      // 0x0C - 0x0F
  76     NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,      // 0x10 - 0x13
  77     NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,      // 0x14 - 0x17
  78     NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,         { 0x01, 0 }, // 0x18 - 0x1B
  79     NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,         NO_KEY,      // 0x1C - 0x1F
  80     { 0x39, 0 },    { 0x02, 1 },    { 0x28, 1 },    { 0x04, 1 }, // 0x20 - 0x23
  81     { 0x05, 1 },    { 0x06, 1 },    { 0x08, 1 },    { 0x28, 0 }, // 0x24 - 0x27
  82     { 0x0A, 1 },    { 0x0B, 1 },    { 0x09, 1 },    { 0x0D, 1 }, // 0x28 - 0x2B
  83     { 0x33, 0 },    { 0x0C, 0 },    { 0x34, 0 },    { 0x35, 0 }, // 0x2C - 0x2F
  84     { 0x0B, 0 },    { 0x02, 0 },    { 0x03, 0 },    { 0x04, 0 }, // 0x30 - 0x33
  85     { 0x05, 0 },    { 0x06, 0 },    { 0x07, 0 },    { 0x08, 0 }, // 0x34 - 0x37
  86     { 0x09, 0 },    { 0x0A, 0 },    { 0x27, 1 },    { 0x27, 0 }, // 0x38 - 0x3B
  87     { 0x33, 1 },    { 0x0D, 0 },    { 0x34, 1 },    { 0x35, 1 }, // 0x3C - 0x3F
  88     { 0x03, 1 },    { 0x1E, 1 },    { 0x30, 1 },    { 0x2E, 1 }, // 0x40 - 0x43
  89     { 0x20, 1 },    { 0x12, 1 },    { 0x21, 1 },    { 0x22, 1 }, // 0x44 - 0x47
  90     { 0x23, 1 },    { 0x17, 1 },    { 0x24, 1 },    { 0x25, 1 }, // 0x48 - 0x4B
  91     { 0x26, 1 },    { 0x32, 1 },    { 0x31, 1 },    { 0x18, 1 }, // 0x4C - 0x4F
  92     { 0x19, 1 },    { 0x10, 1 },    { 0x13, 1 },    { 0x1F, 1 }, // 0x50 - 0x53
  93     { 0x14, 1 },    { 0x16, 1 },    { 0x2F, 1 },    { 0x11, 1 }, // 0x54 - 0x57
  94     { 0x2D, 1 },    { 0x15, 1 },    { 0x2C, 1 },    { 0x1A, 0 }, // 0x58 - 0x5B
  95     { 0x2B, 0 },    { 0x1B, 0 },    { 0x07, 1 },    { 0x0C, 1 }, // 0x5C - 0x5F
  96     { 0x29, 0 },    { 0x1E, 0 },    { 0x30, 0 },    { 0x2E, 0 }, // 0x60 - 0x63
  97     { 0x20, 0 },    { 0x12, 0 },    { 0x21, 0 },    { 0x22, 0 }, // 0x64 - 0x67
  98     { 0x23, 0 },    { 0x17, 0 },    { 0x24, 0 },    { 0x25, 0 }, // 0x68 - 0x6B
  99     { 0x26, 0 },    { 0x32, 0 },    { 0x31, 0 },    { 0x18, 0 }, // 0x6C - 0x6F
 100     { 0x19, 0 },    { 0x10, 0 },    { 0x13, 0 },    { 0x1F, 0 }, // 0x70 - 0x73
 101     { 0x14, 0 },    { 0x16, 0 },    { 0x2F, 0 },    { 0x11, 0 }, // 0x74 - 0x77
 102     { 0x2D, 0 },    { 0x15, 0 },    { 0x2C, 0 },    { 0x1A, 1 }, // 0x78 - 0x7B
 103     { 0x2B, 1 },    { 0x1B, 1 },    { 0x29, 1 },    { 0x0E, 0 }  // 0x7C - 0x7F
 104 };
 105
 106
 107
 108 static int deliver_scan_code(struct cons_state * state, struct key_code * key) {
 109     struct v3_keyboard_event key_event;
 110     struct v3_keyboard_event key_shift;
 111     uint_t cap = key->capital;
 112
 113     key_event.status = 0;
 114     key_event.scan_code = (uint8_t)key->scan_code;
 115
 116     PrintDebug("Scan code: 0x%x\n", key_event.scan_code);
 117
 118
 119     if (cap) {
 120         key_shift.status = 0;
 121         key_shift.scan_code = (uint8_t)0x2A;
 122
 123         if (v3_deliver_keyboard_event(state->vm, &key_shift) == -1) {
 124             PrintError("Video: Error delivering key event\n");
 125             return -1;
 126         }
 127     }
 128
 129     // Press
 130     if (v3_deliver_keyboard_event(state->vm, &key_event) == -1) {
 131         PrintError("Video: Error delivering key event\n");
 132         return -1;
 133     }
 134
 135     // Release
 136     key_event.scan_code = key_event.scan_code | 0x80;
 137
 138     if (v3_deliver_keyboard_event(state->vm, &key_event) == -1) {
 139         PrintError("Video: Error delivering key event\n");
 140         return -1;
 141     }
 142
 143
 144     if (cap) {
 145         key_shift.scan_code = 0x2A | 0x80;
 146
 147         if (v3_deliver_keyboard_event(state->vm, &key_shift) == -1) {
 148             PrintError("Video: Error delivering key event\n");
 149             return -1;
 150         }
 151     }
 152
 153     PrintDebug("Finished with Key delivery\n");
 154     return 0;
 155 }
 156
 157
 158
 159
 160 static int recv_all(int socket, char * buf, int length) {
 161     int bytes_read = 0;
 162
 163     PrintDebug("Reading %d bytes\n", length - bytes_read);
 164     while (bytes_read < length) {
 165         int tmp_bytes = V3_Recv(socket, buf + bytes_read, length - bytes_read);
 166         PrintDebug("Received %d bytes\n", tmp_bytes);
 167
 168         if (tmp_bytes == 0) {
 169             PrintError("Connection Closed unexpectedly\n");
 170             return 0;
 171         } else if (tmp_bytes == -1) {
 172             PrintError("Socket Error in for V3_RECV\n");
 173             return -1;
 174         }
 175
 176         bytes_read += tmp_bytes;
 177     }
 178
 179     return bytes_read;
 180 }
 181
 182
 183 static int send_all(const int sock, const char * buf, const int len){
 184     int bytes_left = len;
 185
 186     while (bytes_left != 0) {
 187         int written = 0;
 188
 189         if ((written = V3_Send(sock, buf + (len - bytes_left), bytes_left)) == -1) {
 190             return -1;
 191         }
 192
 193         bytes_left -= written;
 194     }
 195     return 0;
 196 }
 197
 198 // Translate attribute color into terminal escape sequence color
 199 static const uint8_t fg_color_map[] = {
 200     30, 34, 32, 36, 31, 35, 33, 37, 90, 94, 92, 96, 91, 95, 93, 97
 201 };
 202
 203 static const uint8_t bg_color_map[] = {
 204     40, 44, 42, 46, 41, 45, 43, 47, 100, 104, 102, 106, 101, 105, 103, 107
 205 };
 206
 207
 208 #define INT_TO_CHAR(index, buf, val)                                    \
 209     do {                                                                \
 210         uint8_t base = '0';                                             \
 211         if ((val) >= 100) buf[(index)++] = base + ((val) / 100);        \
 212         if ((val) >= 10)  buf[(index)++] = base + ((val) / 10);         \
 213         buf[(index)++] = base + ((val) % 10);                           \
 214     } while (0)
 215
 216
 217 static int send_update(struct cons_state * state, uint8_t  x, uint8_t  y, uint8_t attrib, uint8_t val) {
 218     uint8_t fg_color = fg_color_map[(attrib & 0x0f) % 16];
 219     uint8_t bg_color = bg_color_map[(attrib & 0xf0) % 16];
 220     uint8_t buf[32];
 221     int ret = 0;
 222     int i = 0;
 223
 224     memset(buf, 0, 32);
 225
 226     buf[i++] = ESC_CHAR;
 227     buf[i++] = '[';
 228
 229     INT_TO_CHAR(i, buf, y + 1);
 230
 231     buf[i++] = ';';
 232
 233     INT_TO_CHAR(i, buf, x + 1);
 234
 235     buf[i++] = 'H';
 236     buf[i++] = ESC_CHAR;
 237     buf[i++] = '[';
 238     buf[i++] = '0';
 239     buf[i++] = 'm';
 240     buf[i++] = ESC_CHAR;
 241     buf[i++] = '[';
 242
 243     INT_TO_CHAR(i, buf, fg_color);
 244
 245     buf[i++] = ';';
 246
 247     INT_TO_CHAR(i, buf, bg_color);
 248
 249     buf[i++] = 'm';
 250
 251     // Add value
 252
 253     buf[i++] = ESC_CHAR;
 254     buf[i++] = '[';
 255     INT_TO_CHAR(i, buf, y + 1);
 256     buf[i++] = ';';
 257     INT_TO_CHAR(i, buf, x + 1);
 258     buf[i++] = 'H';
 259     buf[i++] = val;
 260
 261     PrintDebug("printing value '%c'\n", val);
 262
 263     if (state->connected) {
 264         uint64_t start, end;
 265
 266         rdtscll(start);
 267         ret =  send_all(state->client_fd, buf, 32);
 268         rdtscll(end);
 269
 270         PrintDebug("Sendall latency=%d cycles\n", (uint32_t)(end - start));
 271     }
 272
 273     return ret;
 274 }
 275
 276
 277
 278 static int cursor_update(uint_t x, uint_t y, void * private_data) {
 279     struct cons_state * state = (struct cons_state *)private_data;
 280     uint8_t buf[16];
 281     int ret = 0;
 282     addr_t irq_state = 0;
 283     int i = 0;
 284
 285     memset(buf, 0, 16);
 286
 287     buf[i++] = ESC_CHAR;
 288     buf[i++] = '[';
 289     INT_TO_CHAR(i, buf, y + 1);
 290     buf[i++] = ';';
 291     INT_TO_CHAR(i, buf, x + 1);
 292     buf[i++] = 'H';
 293
 294
 295     irq_state = v3_lock_irqsave(state->cons_lock);
 296
 297     if (state->connected) {
 298         ret = send_all(state->client_fd, buf, 16);
 299     }
 300
 301     v3_unlock_irqrestore(state->cons_lock, irq_state);
 302
 303     return ret;
 304 }
 305
 306
 307 static int screen_update(uint_t x, uint_t y, uint_t length, void * private_data) {
 308     struct cons_state * state = (struct cons_state *)private_data;
 309     uint_t offset = (x * BYTES_PER_COL) + (y * BYTES_PER_ROW);
 310     uint8_t fb_buf[length];
 311     int i = 0;
 312     uint_t cur_x = x;
 313     uint_t cur_y = y;
 314     addr_t irq_state = 0;
 315     int ret = 0;
 316
 317     memset(fb_buf, 0, length);
 318
 319
 320
 321     irq_state = v3_lock_irqsave(state->cons_lock);
 322
 323     v3_cons_get_fb(state->frontend_dev, fb_buf, offset, length);
 324
 325     v3_unlock_irqrestore(state->cons_lock, irq_state);
 326
 327
 328     for (i = 0; i < length; i += 2) {
 329         uint_t col_index = i;
 330         uint8_t col[2];
 331
 332         col[0] = fb_buf[col_index];     // Character
 333         col[1] = fb_buf[col_index + 1]; // Attribute
 334
 335         irq_state = v3_lock_irqsave(state->cons_lock);
 336
 337         if (send_update(state, cur_x, cur_y, col[1], col[0]) == -1) {
 338             PrintError("Could not send attribute to telnet session\n");
 339             ret = -1;
 340             break;
 341         }
 342
 343         v3_unlock_irqrestore(state->cons_lock, irq_state);
 344
 345
 346         // CAUTION: the order of these statements is critical
 347         // cur_y depends on the previous value of cur_x
 348         cur_y = cur_y + ((cur_x + 1) / NUM_COLS);
 349         cur_x = (cur_x + 1) % NUM_COLS;
 350     }
 351
 352
 353     return ret;
 354 }
 355
 356 static int scroll(int rows, void * private_data) {
 357     struct cons_state * state = (struct cons_state *)private_data;
 358     addr_t irq_state = 0;
 359     int ret = 0;
 360
 361     if (rows > 0) {
 362         int i = 0;
 363
 364         irq_state = v3_lock_irqsave(state->cons_lock);
 365
 366         for (i = rows; i > 0; i--) {
 367             uint8_t message[2] = { ESC_CHAR, 'D' };
 368
 369             if (state->connected) {
 370                 if (send_all(state->client_fd, message, sizeof(message)) == -1) {
 371                     PrintError("Could not send scroll command\n");
 372                     ret = -1;
 373                     break;
 374                 }
 375             }
 376         }
 377
 378         v3_unlock_irqrestore(state->cons_lock, irq_state);
 379
 380     } else if (rows < 0) {
 381         ret = screen_update(0, 0, SCREEN_SIZE, private_data);
 382     }
 383
 384     return ret;
 385 }
 386
 387
 388
 389 static struct v3_console_ops cons_ops = {
 390     .update_screen = screen_update,
 391     .update_cursor = cursor_update,
 392     .scroll = scroll,
 393     .set_text_resolution = NULL,
 394 };
 395
 396 static int cons_free(struct cons_state * state) {
 397
 398     // kill thread... ?
 399
 400     V3_Free(state);
 401     return 0;
 402 }
 403
 404
 405 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 406     .free = (int (*)(void *))cons_free,
 407 };
 408
 409
 410
 411 static int key_handler( struct cons_state * state, uint8_t ascii) {
 412     PrintDebug("Character recieved: 0x%x\n", ascii);
 413
 414     // printable
 415     if (ascii < 0x80) {
 416         const struct key_code * key = &(ascii_to_key_code[ascii]);
 417
 418         if (deliver_scan_code(state, (struct key_code *)key) == -1) {
 419             PrintError("Could not deliver scan code to vm\n");
 420             return -1;
 421         }
 422
 423     } else if (ascii == ESC_CHAR) { // Escape Key
 424         // This means that another 2 characters are pending
 425         // receive it and deliver accordingly
 426         char esc_seq[2] = {0, 0};
 427
 428         int recv = recv_all(state->client_fd, esc_seq, 2);
 429
 430         if (recv == -1) {
 431             PrintError("Video: Error getting key from network\n");
 432             return -1;
 433         } else if (recv == 0) {
 434             PrintDebug("Video: Client Disconnected\n");
 435             return -1;
 436         }
 437
 438
 439         if (esc_seq[0] != '[') {
 440             PrintDebug("Ignoring non handled escape sequence (codes = %d %d)\n",
 441                        esc_seq[0], esc_seq[1]);
 442             return 0;
 443         }
 444
 445
 446         if (esc_seq[1] == 'A') {                // UP ARROW
 447             struct key_code up = { 0x48, 0 };
 448             deliver_scan_code(state, &up);
 449         } else if (esc_seq[1] == 'B') {         // DOWN ARROW
 450             struct key_code down = { 0x50, 0 };
 451             deliver_scan_code(state, &down);
 452         } else if (esc_seq[1] == 'C') {         // RIGHT ARROW
 453             struct key_code right = { 0x4D, 0 };
 454             deliver_scan_code(state, &right);
 455         } else if (esc_seq[1] == 'D') {         // LEFT ARROW
 456             struct key_code left = { 0x4B, 0 };
 457             deliver_scan_code(state, &left);
 458         }
 459     } else {
 460         PrintError("Invalid character received from network (%c) (code=%d)\n",
 461                    ascii, ascii);
 462         //      return 0;
 463     }
 464
 465     return 0;
 466 }
 467
 468 static int cons_server(void * arg) {
 469     struct cons_state * state = (struct cons_state *)arg;
 470
 471     state->server_fd = V3_Create_TCP_Socket();
 472
 473
 474     PrintDebug("Video: Socket File Descriptor: %d\n", state->server_fd);
 475
 476     if (V3_Bind_Socket(state->server_fd, state->port) == -1) {
 477         PrintError("Video: Failed to bind to socket %d\n", state->port);
 478     }
 479
 480     if (V3_Listen_Socket(state->server_fd, 8) == -1) {
 481         PrintError("Video: Failed to listen with socket %d\n", state->server_fd);
 482     }
 483
 484     while (1) {
 485         uint32_t client_ip;
 486         uint32_t client_port;
 487         uint8_t ascii_code = 0;
 488         int recv = 0;
 489
 490         if ((state->client_fd = V3_Accept_Socket(state->server_fd, &client_ip,  &client_port)) == -1) {
 491             PrintError("Video: Failed to accept connection on port %d\n", client_port);
 492         }
 493         PrintDebug("Accepted Telnet Console connection\n");
 494         state->connected = 1;
 495
 496         screen_update(0, 0, SCREEN_SIZE, state);
 497
 498         while (1) {
 499             recv = recv_all(state->client_fd, &ascii_code, sizeof(ascii_code));
 500
 501             PrintDebug("Telnet console Received %d bytes\n", recv);
 502
 503             if (recv == -1) {
 504                 PrintError("Video: Error getting key from network\n");
 505                 break;
 506             } else if (recv == 0) {
 507                 PrintDebug("Video: Client Disconnected\n");
 508                 break;
 509             }
 510
 511             if (key_handler(state, ascii_code) == -1) {
 512                 PrintError("Error in key handler\n");
 513                 break;
 514             }
 515         }
 516
 517         state->connected = 0;
 518         V3_Close_Socket(state->client_fd);
 519     }
 520
 521     return -1;
 522 }
 523
 524
 525 static int cons_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 526     struct cons_state * state = (struct cons_state *)V3_Malloc(sizeof(struct cons_state));
 527     v3_cfg_tree_t * frontend_cfg = v3_cfg_subtree(cfg, "frontend");
 528     struct vm_device * frontend = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(frontend_cfg, "tag"));
 529     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
 530
 531     state->vm = vm;
 532     state->server_fd = 0;
 533     state->client_fd = 0;
 534     state->frontend_dev = frontend;
 535     state->port = atoi(v3_cfg_val(cfg, "port"));
 536     v3_lock_init(&(state->cons_lock));
 537
 538
 539     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, state);
 540
 541     if (dev == NULL) {
 542         PrintError("Could not attach device %s\n", dev_id);
 543         V3_Free(state);
 544         return -1;
 545     }
 546
 547
 548     v3_console_register_cga(frontend, &cons_ops, state);
 549
 550     V3_CREATE_THREAD(cons_server, state, "Telnet Console Network Server");
 551
 552     return 0;
 553 }
 554
 555
 556
 557 device_register("TELNET_CONSOLE", cons_init)