palacios/src/geekos/main.c

   1 /*
   2  * GeekOS C code entry point
   3  * Copyright (c) 2001,2003,2004 David H. Hovemeyer <daveho@cs.umd.edu>
   4  * Copyright (c) 2003, Jeffrey K. Hollingsworth <hollings@cs.umd.edu>
   5  * Copyright (c) 2004, Iulian Neamtiu <neamtiu@cs.umd.edu>
   6  * $Revision: 1.1.1.1 $
   7  *
   8  * This is free software.  You are permitted to use,
   9  * redistribute, and modify it as specified in the file "COPYING".
  10  */
  11
  12 #include <geekos/bootinfo.h>
  13 #include <geekos/string.h>
  14 #include <geekos/screen.h>
  15 #include <geekos/mem.h>
  16 #include <geekos/crc32.h>
  17 #include <geekos/tss.h>
  18 #include <geekos/int.h>
  19 #include <geekos/kthread.h>
  20 #include <geekos/trap.h>
  21 #include <geekos/timer.h>
  22 #include <geekos/keyboard.h>
  23 #include <geekos/io.h>
  24 #include <geekos/serial.h>
  25 #include <geekos/reboot.h>
  26 #include <geekos/mem.h>
  27 #include <geekos/paging.h>
  28 #include <geekos/vmx.h>
  29 #include <geekos/vmcs.h>
  30
  31 #include <geekos/gdt.h>
  32
  33 #include <geekos/vmm_sizes.h>
  34
  35 /*
  36   static inline unsigned int cpuid_ecx(unsigned int op)
  37   {
  38   unsigned int eax, ecx;
  39
  40   __asm__("cpuid"
  41   : "=a" (eax), "=c" (ecx)
  42   : "0" (op)
  43   : "bx", "dx" );
  44
  45   return ecx;
  46   }
  47 */
  48
  49
  50
  51 extern void Get_MSR(ulong_t msr, unsigned int *val1, unsigned int *val2);
  52 extern void Set_MSR(ulong_t msr, ulong_t val1, ulong_t val2);
  53 extern uint_t Get_EIP();
  54 extern uint_t Get_ESP();
  55 extern uint_t Get_EBP();
  56
  57
  58 int foo=42;
  59
  60 #define SPEAKER_PORT 0x61
  61
  62
  63 void Buzz(unsigned delay, unsigned num)
  64 {
  65   volatile int x;
  66   int i,j;
  67   unsigned char init;
  68
  69   init=In_Byte(SPEAKER_PORT);
  70
  71   for (i=0;i<num;i++) {
  72     Out_Byte(SPEAKER_PORT, init|0x2);
  73     for (j=0;j<delay;j++) {
  74       x+=j;
  75     }
  76     Out_Byte(SPEAKER_PORT, init);
  77     for (j=0;j<delay;j++) {
  78       x+=j;
  79     }
  80   }
  81 }
  82
  83 inline void MyOut_Byte(ushort_t port, uchar_t value)
  84 {
  85     __asm__ __volatile__ (
  86         "outb %b0, %w1"
  87         :
  88         : "a" (value), "Nd" (port)
  89     );
  90 }
  91
  92 /*
  93  * Read a byte from an I/O port.
  94  */
  95 inline uchar_t MyIn_Byte(ushort_t port)
  96 {
  97     uchar_t value;
  98
  99     __asm__ __volatile__ (
 100         "inb %w1, %b0"
 101         : "=a" (value)
 102         : "Nd" (port)
 103     );
 104
 105     return value;
 106 }
 107
 108
 109 extern void MyBuzzVM();
 110
 111 #define MYBUZZVM_START MyBuzzVM
 112 #define MYBUZZVM_LEN   0x3d
 113
 114 void BuzzVM()
 115 {
 116   int x;
 117   int j;
 118   unsigned char init;
 119
 120
 121   init=MyIn_Byte(SPEAKER_PORT);
 122
 123   while (1) {
 124     MyOut_Byte(SPEAKER_PORT, init|0x2);
 125     for (j=0;j<1000000;j++) {
 126       x+=j;
 127     }
 128     MyOut_Byte(SPEAKER_PORT, init);
 129     for (j=0;j<1000000;j++) {
 130       x+=j;
 131     }
 132   }
 133 }
 134
 135 extern void RunVM();
 136
 137 int vmRunning = 0;
 138
 139 void RunVM() {
 140   vmRunning = 1;
 141
 142   while(1);
 143 }
 144
 145
 146
 147
 148 extern uint_t VMCS_STORE();
 149 extern uint_t VMCS_READ();
 150
 151
 152
 153 void Buzzer(ulong_t arg) {
 154   ulong_t *doIBuzz = (ulong_t*)arg;
 155   while (1) {
 156     // Quick and dirty hack to save my hearing...
 157     // I'm not too worried about timing, so I'll deal with concurrency later...
 158     if (*doIBuzz == 1) {
 159       Buzz(1000000, 10);
 160     }
 161   }
 162
 163 }
 164
 165
 166
 167 void Hello(ulong_t arg)
 168 {
 169   char *b="hello ";
 170   char byte;
 171   short port=0xe9;
 172   int i;
 173   while(1){
 174     for (i=0;i<6;i++) {
 175       byte=b[i];
 176       __asm__ __volatile__ ("outb %b0, %w1" : : "a"(byte), "Nd"(port) );
 177     }
 178   }
 179 }
 180
 181 void Keyboard_Listener(ulong_t arg) {
 182   ulong_t * doIBuzz = (ulong_t*)arg;
 183   Keycode key_press;
 184
 185   Print("Press F4 to turn on/off the speaker\n");
 186
 187   while ((key_press = Wait_For_Key())) {
 188     if (key_press == KEY_F4) {
 189       Print("\nToggling Speaker Port\n");
 190       SerialPrintLevel(100,"\nToggling Speaker Port\n");
 191       *doIBuzz = (*doIBuzz + 1) % 2;
 192     } else if (key_press == KEY_F5) {
 193       Print("\nMachine Restart\n");
 194       SerialPrintLevel(100,"\nMachine Restart\n");
 195       machine_real_restart();
 196     }
 197   }
 198   return;
 199 }
 200
 201
 202
 203 extern char BSS_START, BSS_END;
 204
 205 extern char end;
 206
 207
 208 void VM_Thread(ulong_t arg)
 209 {
 210   int ret;
 211   struct VMDescriptor *vm = (struct VMDescriptor *) arg;
 212
 213   SerialPrintLevel(100,"VM_Thread: Launching VM with (entry_ip=%x, exit_eip=%x, guest_esp=%x)\n",
 214               vm->entry_ip, vm->exit_eip, vm->guest_esp);
 215
 216   SerialPrintLevel(100,"VM_Thread: You should see nothing further from me\n");
 217
 218
 219   ret = VMLaunch(vm);
 220
 221
 222   SerialPrintLevel(100,"VM_Thread: uh oh...");
 223
 224   switch (ret) {
 225   case VMX_SUCCESS:
 226     SerialPrintLevel(100,"Normal VMExit Occurred\n");
 227     break;
 228   case VMX_FAIL_INVALID:
 229     SerialPrintLevel(100,"Possibile invalid VMCS (%.8x)\n", ret);
 230     break;
 231   case VMX_FAIL_VALID:
 232     SerialPrintLevel(100,"Valid VMCS, errorcode recorded in VMCS\n");
 233     break;
 234   case VMM_ERROR:
 235     SerialPrintLevel(100,"VMM Error\n");
 236     break;
 237   default:
 238     SerialPrintLevel(100,"VMLaunch returned unknown error (%.8x)\n", ret);
 239     break;
 240   }
 241
 242   SerialPrintLevel(100,"VM_Thread: Spinning\n");
 243   while (1) {}
 244
 245 }
 246
 247
 248 int AllocateAndMapPagesForRange(uint_t start, uint_t length, pte_t template_pte)
 249 {
 250   uint_t address;
 251
 252   for (address=start;address<start+length;address+=PAGE_SIZE) {
 253     void *page;
 254     pte_t pte = template_pte;
 255
 256     page=Alloc_Page();
 257     KASSERT(page);
 258
 259     pte.pageBaseAddr=PAGE_ALLIGNED_ADDR(page);
 260
 261     KASSERT(MapPage((void*)address,&pte,1));
 262   }
 263
 264   return 0;
 265 }
 266
 267
 268
 269 /*
 270  * Kernel C code entry point.
 271  * Initializes kernel subsystems, mounts filesystems,
 272  * and spawns init process.
 273  */
 274 void Main(struct Boot_Info* bootInfo)
 275 {
 276   struct Kernel_Thread * key_thread;
 277   struct Kernel_Thread * spkr_thread;
 278   struct Kernel_Thread * vm_thread;
 279   struct VMDescriptor    vm;
 280
 281   ulong_t doIBuzz = 0;
 282
 283
 284
 285   Init_BSS();
 286   Init_Screen();
 287   InitSerial();
 288   Init_Mem(bootInfo);
 289   Init_CRC32();
 290   Init_TSS();
 291   Init_Interrupts();
 292   Init_Scheduler();
 293   Init_Traps();
 294   Init_Timer();
 295   Init_Keyboard();
 296   Init_VM(bootInfo);
 297   Init_Paging();
 298
 299
 300
 301
 302
 303
 304 #if 1
 305   SerialPrint("Dumping VMXASSIST Code (first 512 bytes @ 0x%x)\n",VMXASSIST_START);
 306   SerialMemDump((unsigned char *)VMXASSIST_START, 512);
 307   SerialPrint("Dumping ROMBIOS Code (first 512 bytes @ 0x%x)\n",BIOS_START);
 308   SerialMemDump((unsigned char *)BIOS_START, 512);
 309   SerialPrint("Dumping ROMBIOS Code (Second copy) (first 512 bytes @ 0x%x)\n",BIOS2_START);
 310   SerialMemDump((unsigned char *)BIOS2_START, 512);
 311   SerialPrint("Dumping VGABIOS Code (first 512 bytes @ 0x%x)\n",VGA_BIOS_START);
 312   SerialMemDump((unsigned char *)VGA_BIOS_START, 512);
 313
 314 #endif
 315
 316
 317
 318   SerialPrint("\n\nHello, Welcome to this horrid output-only serial interface\n");
 319   SerialPrint("Eventually, this will let us control the VMM\n\n");
 320
 321   SerialPrint("\n\n===>");
 322
 323
 324   SerialPrintLevel(100,"Initializing VMX\n");
 325   PrintBoth("Initializing VMX\n");
 326   VmxOnRegion * vmxRegion = InitVMX();
 327
 328   if (vmxRegion==NULL) {
 329     PrintBoth("VMX Cannot be turned on.  Halted.\n");
 330     while (1) {}
 331   }
 332
 333
 334
 335   SerialPrintLevel(1000,"Launching Noisemaker and keyboard listener threads\n");
 336
 337   key_thread = Start_Kernel_Thread(Keyboard_Listener, (ulong_t)&doIBuzz, PRIORITY_NORMAL, false);
 338   spkr_thread = Start_Kernel_Thread(Buzzer, (ulong_t)&doIBuzz, PRIORITY_NORMAL, false);
 339
 340
 341 // Enable this to run the simple buzzer VM
 342 #if 0
 343
 344   // Put the entry around 0x10000, where the geekos kernel used to live
 345   vm.entry_ip=(uint_t)0x10000;
 346   vm.exit_eip=0;
 347   // Put the stack as the last thing in the VM partition
 348   vm.guest_esp=(uint_t)START_OF_VM+VM_SIZE-1;
 349
 350
 351   memcpy(vm.entry_ip,MYBUZZVM_START,MYBUZZVM_LEN);
 352
 353   SerialPrintLevel(1000,"VM-Launching MyBuzzVM after copy to 0x10000\n");
 354
 355   vm_thread = Start_Kernel_Thread(VM_Thread, (ulong_t)&vm,PRIORITY_NORMAL,false);
 356
 357 #else
 358
 359 #if 0
 360
 361   // write the hello VM down to where we would usually put
 362   // vmxassist, and see if it can talk to us
 363   vm.entry_ip=(uint_t)START_OF_VM+0xd000000;
 364   vm.exit_eip=0;
 365   // Put the stack as the last thing in the VM partition
 366   vm.guest_esp=(uint_t)START_OF_VM+VM_SIZE-1;
 367
 368
 369   memcpy((void*)(vm.entry_ip),Hello,200);  // 200 should be plenty
 370
 371   SerialPrintLevel(1000,"VM-Launching HelloVM after copy to 0xd000000\n");
 372
 373   vm_thread = Start_Kernel_Thread(VM_Thread, (ulong_t)&vm,PRIORITY_NORMAL,false);
 374
 375 #else
 376   // Try to launch a real VM
 377
 378   // First we will copy down VMXAssist, then we'll launch that
 379   // and see if it can handle the system bios
 380
 381   // We now map pages of physical memory into where we are going
 382   // to slap the vmxassist, bios, and vgabios code
 383   pte_t template_pte;
 384
 385   template_pte.present=1;
 386   template_pte.flags=VM_WRITE|VM_READ|VM_USER|VM_EXEC;
 387   template_pte.accessed=0;
 388   template_pte.dirty=0;
 389   template_pte.pteAttribute=0;
 390   template_pte.globalPage=0;
 391   template_pte.kernelInfo=0;
 392
 393   SerialPrintLevel(1000,"Allocating Pages for VMXASSIST, BIOS, and VGA BIOS\n");
 394
 395 #define SEGLEN (1024*64)
 396
 397   AllocateAndMapPagesForRange(START_OF_VM+0xd0000, SEGLEN, template_pte);
 398   AllocateAndMapPagesForRange(START_OF_VM+0xf0000, SEGLEN, template_pte);
 399   AllocateAndMapPagesForRange(START_OF_VM+0xc0000, SEGLEN, template_pte);
 400
 401   // Now we should be copying into actual memory
 402
 403   SerialPrintLevel(1000,"Copying VMXASSIST code from %x to %x (%d bytes)\n", VMXASSIST_START, START_OF_VM+0xd0000,VMXASSIST_LENGTH);
 404   memcpy((char*)(START_OF_VM+0xd0000),(char*)VMXASSIST_START,VMXASSIST_LENGTH);
 405   SerialPrintLevel(1000,"Copying BIOS (2nd copy) code from %x to %x (%d bytes)\n", BIOS2_START, START_OF_VM+0xf0000,BIOS_LENGTH);
 406   memcpy((char*)(START_OF_VM+0xf0000),(char*)BIOS2_START,BIOS_LENGTH);
 407   SerialPrintLevel(1000,"Copying VGA BIOS code from %x to %x (%d bytes)\n", VGA_BIOS_START, START_OF_VM+0xc0000,VGA_BIOS_LENGTH);
 408   memcpy((char *)(START_OF_VM+0xc0000),(char*)VGA_BIOS_START,VGA_BIOS_LENGTH);
 409
 410   // jump into vmxassist
 411   vm.entry_ip=(uint_t)0xd0000;
 412   vm.exit_eip=0;
 413   // Put the stack at 512K
 414   vm.guest_esp=(uint_t)START_OF_VM+1024*512;
 415
 416   SerialPrintLevel(1000,"VM-Launching to vmxassist for boot\n");
 417
 418   vm_thread = Start_Kernel_Thread(VM_Thread, (ulong_t)&vm,PRIORITY_NORMAL,false);
 419
 420
 421   SerialPrintLevel(1000,"Next: setup GDT\n");
 422
 423 #endif
 424 #endif
 425
 426
 427   TODO("Write a Virtual Machine Monitor");
 428
 429
 430   /* Now this thread is done. */
 431   Exit(0);
 432 }
 433
 434