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, void * priv_data) {
 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     vm->host_priv_data = priv_data;
 129
 130     return vm;
 131 }
 132
 133
 134 static int start_core(void *p)
 135 {
 136     struct guest_info * info = (struct guest_info *)p;
 137
 138
 139     PrintDebug("core %u: in start_core\n",info->cpu_id);
 140
 141     // we assume here that the APs are in INIT mode
 142     // and only the BSP is in REAL
 143     // the per-architecture code will rely on this
 144     // assumption
 145
 146
 147     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 148 #ifdef CONFIG_SVM
 149         case V3_SVM_CPU:
 150         case V3_SVM_REV3_CPU:
 151             return v3_start_svm_guest(info);
 152             break;
 153 #endif
 154 #if CONFIG_VMX
 155         case V3_VMX_CPU:
 156         case V3_VMX_EPT_CPU:
 157             return v3_start_vmx_guest(info);
 158             break;
 159 #endif
 160         default:
 161             PrintError("Attempting to enter a guest on an invalid CPU\n");
 162             return -1;
 163     }
 164     // should not happen
 165     return 0;
 166 }
 167
 168
 169 static uint32_t get_next_core(unsigned int cpu_mask, uint32_t last_proc)
 170 {
 171     uint32_t proc_to_use;
 172
 173     PrintDebug("In get_next_core cpu_mask=0x%x last_proc=%u\n",cpu_mask,last_proc);
 174
 175     proc_to_use=(last_proc+1) % 32; // only 32 procs
 176     // This will wrap around, and eventually we can use proc 0,
 177     // since that's clearly available
 178     while (!((cpu_mask >> proc_to_use)&0x1)) {
 179         proc_to_use=(proc_to_use+1)%32;
 180     }
 181     return proc_to_use;
 182 }
 183
 184 int v3_start_vm(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
 185     uint32_t i;
 186     uint32_t last_proc;
 187     uint32_t proc_to_use;
 188     char tname[16];
 189
 190     V3_Print("V3 --  Starting VM (%u cores)\n",vm->num_cores);
 191
 192     // We assume that we are running on CPU 0 of the underlying system
 193     last_proc=0;
 194
 195     // We will fork off cores 1..n first, then boot core zero
 196
 197     // for the AP, we need to create threads
 198
 199     for (i = 1; i < vm->num_cores; i++) {
 200         if (!os_hooks->start_thread_on_cpu) {
 201             PrintError("Host OS does not support start_thread_on_cpu - FAILING\n");
 202             return -1;
 203         }
 204
 205         proc_to_use=get_next_core(cpu_mask,last_proc);
 206         last_proc=proc_to_use;
 207
 208         // vm->cores[i].cpu_id=i;
 209         // vm->cores[i].physical_cpu_id=proc_to_use;
 210
 211         PrintDebug("Starting virtual core %u on logical core %u\n",i,proc_to_use);
 212
 213         sprintf(tname,"core%u",i);
 214
 215         PrintDebug("run: core=%u, func=0x%p, arg=0x%p, name=%s\n",
 216                    proc_to_use, start_core, &(vm->cores[i]), tname);
 217
 218         // TODO: actually manage these threads instead of just launching them
 219         if (!(os_hooks->start_thread_on_cpu(proc_to_use,start_core,&(vm->cores[i]),tname))) {
 220             PrintError("Thread launch failed\n");
 221             return -1;
 222         }
 223     }
 224
 225     // vm->cores[0].cpu_id=0;
 226     // vm->cores[0].physical_cpu_id=0;
 227
 228     // Finally launch the BSP on core 0
 229     sprintf(tname,"core%u",0);
 230
 231 #if CONFIG_LINUX
 232     if (vm->num_cores==1) {
 233         start_core(&(vm->cores[0]));
 234         return -1;
 235     } else {
 236         if (!os_hooks->start_thread_on_cpu(0,start_core,&(vm->cores[0]),tname)) {
 237             PrintError("Thread launch failed\n");
 238             return -1;
 239         }
 240     }
 241 #else
 242     if (!os_hooks->start_thread_on_cpu(0,start_core,&(vm->cores[0]),tname)) {
 243         PrintError("Thread launch failed\n");
 244         return -1;
 245     }
 246 #endif
 247
 248     return 0;
 249
 250 }
 251
 252
 253 #ifdef __V3_32BIT__
 254
 255 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 256     uint32_t cr4_val;
 257     struct cr4_32 * cr4;
 258
 259     __asm__ (
 260              "movl %%cr4, %0; "
 261              : "=r"(cr4_val)
 262              );
 263
 264
 265     cr4 = (struct cr4_32 *)&(cr4_val);
 266
 267     if (cr4->pae == 1) {
 268         return PROTECTED_PAE;
 269     } else {
 270         return PROTECTED;
 271     }
 272 }
 273
 274 #elif __V3_64BIT__
 275
 276 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 277     return LONG;
 278 }
 279
 280 #endif
 281
 282
 283 #define V3_Yield(addr)                                  \
 284     do {                                                \
 285         extern struct v3_os_hooks * os_hooks;           \
 286         if ((os_hooks) && (os_hooks)->yield_cpu) {      \
 287             (os_hooks)->yield_cpu();                    \
 288         }                                               \
 289     } while (0)                                         \
 290
 291
 292
 293 void v3_yield_cond(struct guest_info * info) {
 294     uint64_t cur_cycle;
 295     cur_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 296
 297     if (cur_cycle > (info->yield_start_cycle + info->vm_info->yield_cycle_period)) {
 298
 299         /*
 300           PrintDebug("Conditional Yield (cur_cyle=%p, start_cycle=%p, period=%p)\n",
 301           (void *)cur_cycle, (void *)info->yield_start_cycle, (void *)info->yield_cycle_period);
 302         */
 303         V3_Yield();
 304         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 305     }
 306 }
 307
 308
 309 /*
 310  * unconditional cpu yield
 311  * if the yielding thread is a guest context, the guest quantum is reset on resumption
 312  * Non guest context threads should call this function with a NULL argument
 313  */
 314 void v3_yield(struct guest_info * info) {
 315     V3_Yield();
 316
 317     if (info) {
 318         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 319     }
 320 }
 321
 322
 323
 324
 325 void v3_print_cond(const char * fmt, ...) {
 326     if (v3_dbg_enable == 1) {
 327         char buf[2048];
 328         va_list ap;
 329
 330         va_start(ap, fmt);
 331         vsnprintf(buf, 2048, fmt, ap);
 332         va_end(ap);
 333
 334         V3_Print("%s", buf);
 335     }
 336 }
 337
 338
 339
 340
 341 void v3_interrupt_cpu(struct v3_vm_info * vm, int logical_cpu, int vector) {
 342     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 343
 344     if ((os_hooks) && (os_hooks)->interrupt_cpu) {
 345         (os_hooks)->interrupt_cpu(vm, logical_cpu, vector);
 346     }
 347 }
 348
 349
 350
 351 unsigned int v3_get_cpu_id() {
 352     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 353     unsigned int ret = (unsigned int)-1;
 354
 355     if ((os_hooks) && (os_hooks)->get_cpu) {
 356         ret = os_hooks->get_cpu();
 357     }
 358
 359     return ret;
 360 }
 361
 362
 363
 364 int v3_vm_enter(struct guest_info * info) {
 365     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 366 #ifdef CONFIG_SVM
 367         case V3_SVM_CPU:
 368         case V3_SVM_REV3_CPU:
 369             return v3_svm_enter(info);
 370             break;
 371 #endif
 372 #if CONFIG_VMX
 373         case V3_VMX_CPU:
 374         case V3_VMX_EPT_CPU:
 375             return v3_vmx_enter(info);
 376             break;
 377 #endif
 378         default:
 379             PrintError("Attemping to enter a guest on an invalid CPU\n");
 380             return -1;
 381     }
 382 }