palacios/src/palacios/vmm.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) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  12  * All rights reserved.
  13  *
  14  * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  15  *
  16  * This is free software.  You are permitted to use,
  17  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  18  */
  19
  20 #include <palacios/vmm.h>
  21 #include <palacios/vmm_intr.h>
  22 #include <palacios/vmm_config.h>
  23 #include <palacios/vm_guest.h>
  24 #include <palacios/vmm_instrument.h>
  25 #include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
  26 #include <palacios/vmm_lowlevel.h>
  27 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
  28
  29 #ifdef CONFIG_SVM
  30 #include <palacios/svm.h>
  31 #endif
  32 #ifdef CONFIG_VMX
  33 #include <palacios/vmx.h>
  34 #endif
  35
  36 #ifdef CONFIG_VNET
  37 #include <palacios/vmm_vnet.h>
  38 #endif
  39
  40
  41 v3_cpu_arch_t v3_cpu_types[CONFIG_MAX_CPUS];
  42 struct v3_os_hooks * os_hooks = NULL;
  43
  44 int v3_dbg_enable = 0;
  45
  46
  47
  48 static void init_cpu(void * arg) {
  49     uint32_t cpu_id = (uint32_t)(addr_t)arg;
  50
  51 #ifdef CONFIG_SVM
  52     if (v3_is_svm_capable()) {
  53         PrintDebug("Machine is SVM Capable\n");
  54         v3_init_svm_cpu(cpu_id);
  55
  56     } else
  57 #endif
  58 #ifdef CONFIG_VMX
  59     if (v3_is_vmx_capable()) {
  60         PrintDebug("Machine is VMX Capable\n");
  61         v3_init_vmx_cpu(cpu_id);
  62
  63     } else
  64 #endif
  65     {
  66        PrintError("CPU has no virtualizationExtensions\n");
  67     }
  68 }
  69
  70
  71
  72 void Init_V3(struct v3_os_hooks * hooks, int num_cpus) {
  73     int i;
  74
  75     V3_Print("V3 Print statement to fix a Kitten page fault bug\n");
  76
  77     // Set global variables.
  78     os_hooks = hooks;
  79
  80     for (i = 0; i < CONFIG_MAX_CPUS; i++) {
  81         v3_cpu_types[i] = V3_INVALID_CPU;
  82     }
  83
  84     // Register all the possible device types
  85     v3_init_devices();
  86
  87     // Register all shadow paging handlers
  88     V3_init_shdw_paging();
  89
  90
  91 #ifdef CONFIG_SYMMOD
  92     V3_init_symmod();
  93 #endif
  94
  95 #ifdef CONFIG_INSTRUMENT_VMM
  96     v3_init_instrumentation();
  97 #endif
  98
  99
 100 #ifdef CONFIG_VNET
 101     v3_init_vnet();
 102 #endif
 103
 104
 105 #ifdef CONFIG_MULTITHREAD_OS
 106     if ((hooks) && (hooks->call_on_cpu)) {
 107
 108         for (i = 0; i < num_cpus; i++) {
 109
 110             V3_Print("Initializing VMM extensions on cpu %d\n", i);
 111             hooks->call_on_cpu(i, &init_cpu, (void *)(addr_t)i);
 112         }
 113     }
 114 #else
 115     init_cpu(0);
 116 #endif
 117
 118 }
 119
 120
 121 v3_cpu_arch_t v3_get_cpu_type(int cpu_id) {
 122     return v3_cpu_types[cpu_id];
 123 }
 124
 125
 126 struct v3_vm_info * v3_create_vm(void * cfg, void * priv_data) {
 127     struct v3_vm_info * vm = v3_config_guest(cfg);
 128
 129     V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
 130
 131     if (vm == NULL) {
 132         PrintError("Could not configure guest\n");
 133         return NULL;
 134     }
 135
 136     vm->host_priv_data = priv_data;
 137
 138     return vm;
 139 }
 140
 141
 142 static int start_core(void * p)
 143 {
 144     struct guest_info * core = (struct guest_info *)p;
 145
 146
 147     PrintDebug("core %u: in start_core (RIP=%p)\n",
 148                core->cpu_id, (void *)(addr_t)core->rip);
 149
 150
 151     // JRL: Whoa WTF? cpu_types are tied to the vcoreID????
 152     switch (v3_cpu_types[core->cpu_id]) {
 153 #ifdef CONFIG_SVM
 154         case V3_SVM_CPU:
 155         case V3_SVM_REV3_CPU:
 156             return v3_start_svm_guest(core);
 157             break;
 158 #endif
 159 #if CONFIG_VMX
 160         case V3_VMX_CPU:
 161         case V3_VMX_EPT_CPU:
 162             return v3_start_vmx_guest(core);
 163             break;
 164 #endif
 165         default:
 166             PrintError("Attempting to enter a guest on an invalid CPU\n");
 167             return -1;
 168     }
 169     // should not happen
 170     return 0;
 171 }
 172
 173 #ifdef CONFIG_MULTITHREAD_OS
 174 // For the moment very ugly. Eventually we will shift the cpu_mask to an arbitrary sized type...
 175 #define MAX_CORES 32
 176
 177
 178 static int start_vm_multicore(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
 179     uint32_t i;
 180     char tname[16];
 181     int vcore_id = 0;
 182     uint8_t * core_mask = (uint8_t *)&cpu_mask; // This is to make future expansion easier
 183     uint32_t avail_cores = 0;
 184
 185
 186
 187     /// CHECK IF WE ARE MULTICORE ENABLED....
 188
 189     V3_Print("V3 --  Starting VM (%u cores)\n", vm->num_cores);
 190     V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
 191
 192     // Check that enough cores are present in the mask to handle vcores
 193     for (i = 0; i < MAX_CORES; i++) {
 194         int major = i / 8;
 195         int minor = i % 8;
 196
 197         if (core_mask[major] & (0x1 << minor)) {
 198             avail_cores++;
 199         }
 200
 201     }
 202
 203     if (vm->num_cores > avail_cores) {
 204         PrintError("Attempted to start a VM with too many cores (MAX=%d)\n", MAX_CORES);
 205         return -1;
 206     }
 207
 208
 209     for (i = 0; (i < MAX_CORES) && (vcore_id < vm->num_cores); i++) {
 210         int major = i / 8;
 211         int minor = i % 8;
 212         void * core_thread = NULL;
 213
 214         if ((core_mask[major] & (0x1 << minor)) == 0) {
 215             // cpuid not set in cpu_mask
 216             continue;
 217         }
 218
 219         PrintDebug("Starting virtual core %u on logical core %u\n",
 220                    vcore_id, i);
 221
 222         sprintf(tname, "core%u", vcore_id);
 223
 224         PrintDebug("run: core=%u, func=0x%p, arg=0x%p, name=%s\n",
 225                    i, start_core, &(vm->cores[vcore_id]), tname);
 226
 227         // TODO: actually manage these threads instead of just launching them
 228         core_thread = V3_CREATE_THREAD_ON_CPU(i, start_core,
 229                                               &(vm->cores[vcore_id]), tname);
 230
 231         if (core_thread == NULL) {
 232             PrintError("Thread launch failed\n");
 233             return -1;
 234         }
 235
 236         vcore_id++;
 237     }
 238
 239     return 0;
 240
 241 }
 242 #endif
 243
 244
 245 int v3_start_vm(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
 246 #ifdef CONFIG_MULTITHREAD_OS
 247     return start_vm_multicore(vm, cpu_mask);
 248 #else
 249     return start_core(&(vm->cores[0]));
 250 #endif
 251 }
 252
 253
 254 int v3_stop_vm(struct v3_vm_info * vm) {
 255
 256     vm->run_state = VM_STOPPED;
 257
 258
 259     // force exit all cores via a cross call/IPI
 260
 261     // Wait for all cores to enter CORE_STOPPED state
 262
 263     // deinitialize guest (free memory, etc...)
 264
 265     return 0;
 266 }
 267
 268
 269 #ifdef __V3_32BIT__
 270
 271 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 272     uint32_t cr4_val;
 273     struct cr4_32 * cr4;
 274
 275     __asm__ (
 276              "movl %%cr4, %0; "
 277              : "=r"(cr4_val)
 278              );
 279
 280
 281     cr4 = (struct cr4_32 *)&(cr4_val);
 282
 283     if (cr4->pae == 1) {
 284         return PROTECTED_PAE;
 285     } else {
 286         return PROTECTED;
 287     }
 288 }
 289
 290 #elif __V3_64BIT__
 291
 292 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 293     return LONG;
 294 }
 295
 296 #endif
 297
 298
 299 #define V3_Yield(addr)                                  \
 300     do {                                                \
 301         extern struct v3_os_hooks * os_hooks;           \
 302         if ((os_hooks) && (os_hooks)->yield_cpu) {      \
 303             (os_hooks)->yield_cpu();                    \
 304         }                                               \
 305     } while (0)                                         \
 306
 307
 308
 309 void v3_yield_cond(struct guest_info * info) {
 310     uint64_t cur_cycle;
 311     cur_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 312
 313     if (cur_cycle > (info->yield_start_cycle + info->vm_info->yield_cycle_period)) {
 314
 315         /*
 316           PrintDebug("Conditional Yield (cur_cyle=%p, start_cycle=%p, period=%p)\n",
 317           (void *)cur_cycle, (void *)info->yield_start_cycle, (void *)info->yield_cycle_period);
 318         */
 319         V3_Yield();
 320         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 321     }
 322 }
 323
 324
 325 /*
 326  * unconditional cpu yield
 327  * if the yielding thread is a guest context, the guest quantum is reset on resumption
 328  * Non guest context threads should call this function with a NULL argument
 329  */
 330 void v3_yield(struct guest_info * info) {
 331     V3_Yield();
 332
 333     if (info) {
 334         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 335     }
 336 }
 337
 338
 339
 340
 341 void v3_print_cond(const char * fmt, ...) {
 342     if (v3_dbg_enable == 1) {
 343         char buf[2048];
 344         va_list ap;
 345
 346         va_start(ap, fmt);
 347         vsnprintf(buf, 2048, fmt, ap);
 348         va_end(ap);
 349
 350         V3_Print("%s", buf);
 351     }
 352 }
 353
 354
 355 #ifdef CONFIG_MULTITHREAD_OS
 356
 357 void v3_interrupt_cpu(struct v3_vm_info * vm, int logical_cpu, int vector) {
 358     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 359
 360     if ((os_hooks) && (os_hooks)->interrupt_cpu) {
 361         (os_hooks)->interrupt_cpu(vm, logical_cpu, vector);
 362     }
 363 }
 364 #endif
 365
 366
 367
 368 int v3_vm_enter(struct guest_info * info) {
 369     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 370 #ifdef CONFIG_SVM
 371         case V3_SVM_CPU:
 372         case V3_SVM_REV3_CPU:
 373             return v3_svm_enter(info);
 374             break;
 375 #endif
 376 #if CONFIG_VMX
 377         case V3_VMX_CPU:
 378         case V3_VMX_EPT_CPU:
 379             return v3_vmx_enter(info);
 380             break;
 381 #endif
 382         default:
 383             PrintError("Attemping to enter a guest on an invalid CPU\n");
 384             return -1;
 385     }
 386 }