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     if ((hooks) && (hooks->call_on_cpu)) {
 105
 106         for (i = 0; i < num_cpus; i++) {
 107
 108             V3_Print("Initializing VMM extensions on cpu %d\n", i);
 109             hooks->call_on_cpu(i, &init_cpu, (void *)(addr_t)i);
 110         }
 111     }
 112 }
 113
 114
 115 v3_cpu_arch_t v3_get_cpu_type(int cpu_id) {
 116     return v3_cpu_types[cpu_id];
 117 }
 118
 119
 120 struct v3_vm_info * v3_create_vm(void * cfg) {
 121     struct v3_vm_info * vm = v3_config_guest(cfg);
 122
 123     if (vm == NULL) {
 124         PrintError("Could not configure guest\n");
 125         return NULL;
 126     }
 127
 128     return vm;
 129 }
 130
 131
 132 static int start_core(void *p)
 133 {
 134     struct guest_info * info = (struct guest_info*)p;
 135
 136
 137     PrintDebug("core %u: in start_core\n",info->cpu_id);
 138
 139     // we assume here that the APs are in INIT mode
 140     // and only the BSP is in REAL
 141     // the per-architecture code will rely on this
 142     // assumption
 143
 144
 145     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 146 #ifdef CONFIG_SVM
 147         case V3_SVM_CPU:
 148         case V3_SVM_REV3_CPU:
 149             return v3_start_svm_guest(info);
 150             break;
 151 #endif
 152 #if CONFIG_VMX
 153         case V3_VMX_CPU:
 154         case V3_VMX_EPT_CPU:
 155             return v3_start_vmx_guest(info);
 156             break;
 157 #endif
 158         default:
 159             PrintError("Attempting to enter a guest on an invalid CPU\n");
 160             return -1;
 161     }
 162     // should not happen
 163     return 0;
 164 }
 165
 166
 167 static uint32_t get_next_core(unsigned int cpu_mask, uint32_t last_proc)
 168 {
 169     uint32_t proc_to_use;
 170
 171     PrintDebug("In get_next_core cpu_mask=0x%x last_proc=%u\n",cpu_mask,last_proc);
 172
 173     proc_to_use=(last_proc+1) % 32; // only 32 procs
 174     // This will wrap around, and eventually we can use proc 0,
 175     // since that's clearly available
 176     while (!((cpu_mask >> proc_to_use)&0x1)) {
 177         proc_to_use=(proc_to_use+1)%32;
 178     }
 179     return proc_to_use;
 180 }
 181
 182 int v3_start_vm(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
 183     uint32_t i;
 184     uint32_t last_proc;
 185     uint32_t proc_to_use;
 186     char tname[16];
 187
 188     V3_Print("V3 --  Starting VM (%u cores)\n",vm->num_cores);
 189
 190     // We assume that we are running on CPU 0 of the underlying system
 191     last_proc=0;
 192
 193     // We will fork off cores 1..n first, then boot core zero
 194
 195     // for the AP, we need to create threads
 196
 197     for (i = 1; i < vm->num_cores; i++) {
 198         if (!os_hooks->start_thread_on_cpu) {
 199             PrintError("Host OS does not support start_thread_on_cpu - FAILING\n");
 200             return -1;
 201         }
 202
 203         proc_to_use=get_next_core(cpu_mask,last_proc);
 204         last_proc=proc_to_use;
 205
 206         // vm->cores[i].cpu_id=i;
 207         // vm->cores[i].physical_cpu_id=proc_to_use;
 208
 209         PrintDebug("Starting virtual core %u on logical core %u\n",i,proc_to_use);
 210
 211         sprintf(tname,"core%u",i);
 212
 213         PrintDebug("run: core=%u, func=0x%p, arg=0x%p, name=%s\n",
 214                    proc_to_use, start_core, &(vm->cores[i]), tname);
 215
 216         // TODO: actually manage these threads instead of just launching them
 217         if (!(os_hooks->start_thread_on_cpu(proc_to_use,start_core,&(vm->cores[i]),tname))) {
 218             PrintError("Thread launch failed\n");
 219             return -1;
 220         }
 221     }
 222
 223     // vm->cores[0].cpu_id=0;
 224     // vm->cores[0].physical_cpu_id=0;
 225
 226     // Finally launch the BSP on core 0
 227     sprintf(tname,"core%u",0);
 228
 229     if (!os_hooks->start_thread_on_cpu(0,start_core,&(vm->cores[0]),tname)) {
 230         PrintError("Thread launch failed\n");
 231         return -1;
 232     }
 233
 234     return 0;
 235
 236 }
 237
 238
 239 #ifdef __V3_32BIT__
 240
 241 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 242     uint32_t cr4_val;
 243     struct cr4_32 * cr4;
 244
 245     __asm__ (
 246              "movl %%cr4, %0; "
 247              : "=r"(cr4_val)
 248              );
 249
 250
 251     cr4 = (struct cr4_32 *)&(cr4_val);
 252
 253     if (cr4->pae == 1) {
 254         return PROTECTED_PAE;
 255     } else {
 256         return PROTECTED;
 257     }
 258 }
 259
 260 #elif __V3_64BIT__
 261
 262 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 263     return LONG;
 264 }
 265
 266 #endif
 267
 268
 269 #define V3_Yield(addr)                                  \
 270     do {                                                \
 271         extern struct v3_os_hooks * os_hooks;           \
 272         if ((os_hooks) && (os_hooks)->yield_cpu) {      \
 273             (os_hooks)->yield_cpu();                    \
 274         }                                               \
 275     } while (0)                                         \
 276
 277
 278
 279 void v3_yield_cond(struct guest_info * info) {
 280     uint64_t cur_cycle;
 281     rdtscll(cur_cycle);
 282
 283     if (cur_cycle > (info->yield_start_cycle + info->vm_info->yield_cycle_period)) {
 284
 285         /*
 286           PrintDebug("Conditional Yield (cur_cyle=%p, start_cycle=%p, period=%p)\n",
 287           (void *)cur_cycle, (void *)info->yield_start_cycle, (void *)info->yield_cycle_period);
 288         */
 289         V3_Yield();
 290         rdtscll(info->yield_start_cycle);
 291     }
 292 }
 293
 294
 295 /*
 296  * unconditional cpu yield
 297  * if the yielding thread is a guest context, the guest quantum is reset on resumption
 298  * Non guest context threads should call this function with a NULL argument
 299  */
 300 void v3_yield(struct guest_info * info) {
 301     V3_Yield();
 302
 303     if (info) {
 304         rdtscll(info->yield_start_cycle);
 305     }
 306 }
 307
 308
 309
 310
 311 void v3_print_cond(const char * fmt, ...) {
 312     if (v3_dbg_enable == 1) {
 313         char buf[2048];
 314         va_list ap;
 315
 316         va_start(ap, fmt);
 317         vsnprintf(buf, 2048, fmt, ap);
 318         va_end(ap);
 319
 320         V3_Print("%s", buf);
 321     }
 322 }
 323
 324
 325
 326
 327 void v3_interrupt_cpu(struct v3_vm_info * vm, int logical_cpu, int vector) {
 328     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 329
 330     if ((os_hooks) && (os_hooks)->interrupt_cpu) {
 331         (os_hooks)->interrupt_cpu(vm, logical_cpu, vector);
 332     }
 333 }
 334
 335
 336
 337 unsigned int v3_get_cpu_id() {
 338     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 339     unsigned int ret = (unsigned int)-1;
 340
 341     if ((os_hooks) && (os_hooks)->get_cpu) {
 342         ret = os_hooks->get_cpu();
 343     }
 344
 345     return ret;
 346 }
 347
 348
 349
 350 int v3_vm_enter(struct guest_info * info) {
 351     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 352 #ifdef CONFIG_SVM
 353         case V3_SVM_CPU:
 354         case V3_SVM_REV3_CPU:
 355             return v3_svm_enter(info);
 356             break;
 357 #endif
 358 #if CONFIG_VMX
 359         case V3_VMX_CPU:
 360         case V3_VMX_EPT_CPU:
 361             return v3_vmx_enter(info);
 362             break;
 363 #endif
 364         default:
 365             PrintError("Attemping to enter a guest on an invalid CPU\n");
 366             return -1;
 367     }
 368 }