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, char * name) {
 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
 132     if (vm == NULL) {
 133         PrintError("Could not configure guest\n");
 134         return NULL;
 135     }
 136
 137
 138
 139     if (name == NULL) {
 140         name = "[V3_VM]";
 141     } else if (strlen(name) >= 128) {
 142         PrintError("VM name is too long. Will be truncated to 128 chars.\n");
 143     }
 144
 145     memset(vm->name, 0, 128);
 146     strncpy(vm->name, name, 127);
 147
 148     vm->host_priv_data = priv_data;
 149
 150     return vm;
 151 }
 152
 153
 154 static int start_core(void * p)
 155 {
 156     struct guest_info * core = (struct guest_info *)p;
 157
 158
 159     PrintDebug("core %u: in start_core (RIP=%p)\n",
 160                core->cpu_id, (void *)(addr_t)core->rip);
 161
 162
 163     // JRL: Whoa WTF? cpu_types are tied to the vcoreID????
 164     switch (v3_cpu_types[core->cpu_id]) {
 165 #ifdef CONFIG_SVM
 166         case V3_SVM_CPU:
 167         case V3_SVM_REV3_CPU:
 168             return v3_start_svm_guest(core);
 169             break;
 170 #endif
 171 #if CONFIG_VMX
 172         case V3_VMX_CPU:
 173         case V3_VMX_EPT_CPU:
 174             return v3_start_vmx_guest(core);
 175             break;
 176 #endif
 177         default:
 178             PrintError("Attempting to enter a guest on an invalid CPU\n");
 179             return -1;
 180     }
 181     // should not happen
 182     return 0;
 183 }
 184
 185
 186 // For the moment very ugly. Eventually we will shift the cpu_mask to an arbitrary sized type...
 187 #define MAX_CORES 32
 188
 189
 190 static int v3_start_vm(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
 191     uint32_t i;
 192     int vcore_id = 0;
 193     uint8_t * core_mask = (uint8_t *)&cpu_mask; // This is to make future expansion easier
 194     uint32_t avail_cores = 0;
 195
 196
 197
 198     /// CHECK IF WE ARE MULTICORE ENABLED....
 199
 200     V3_Print("V3 --  Starting VM (%u cores)\n", vm->num_cores);
 201     V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
 202
 203     // Check that enough cores are present in the mask to handle vcores
 204     for (i = 0; i < MAX_CORES; i++) {
 205         int major = i / 8;
 206         int minor = i % 8;
 207
 208         if (core_mask[major] & (0x1 << minor)) {
 209             avail_cores++;
 210         }
 211
 212     }
 213
 214     if (vm->num_cores > avail_cores) {
 215         PrintError("Attempted to start a VM with too many cores (MAX=%d)\n", MAX_CORES);
 216         return -1;
 217     }
 218
 219
 220     // spawn off new threads, for other cores
 221     for (i = 0, vcore_id = 1; (i < MAX_CORES) && (vcore_id < vm->num_cores); i++) {
 222         int major = i / 8;
 223         int minor = i % 8;
 224         void * core_thread = NULL;
 225         struct guest_info * core = &(vm->cores[vcore_id]);
 226
 227         if (i == V3_Get_CPU()) {
 228             // We skip the local CPU, because it is reserved for vcore 0
 229             continue;
 230         }
 231
 232
 233         if ((core_mask[major] & (0x1 << minor)) == 0) {
 234             // cpuid not set in cpu_mask
 235             continue;
 236         }
 237
 238         PrintDebug("Starting virtual core %u on logical core %u\n",
 239                    vcore_id, i);
 240
 241         sprintf(core->exec_name, "%s-%u", vm->name, vcore_id);
 242
 243         PrintDebug("run: core=%u, func=0x%p, arg=0x%p, name=%s\n",
 244                    i, start_core, core, core->exec_name);
 245
 246         // TODO: actually manage these threads instead of just launching them
 247         core_thread = V3_CREATE_THREAD_ON_CPU(i, start_core, core, core->exec_name);
 248
 249         if (core_thread == NULL) {
 250             PrintError("Thread launch failed\n");
 251             return -1;
 252         }
 253
 254         vcore_id++;
 255     }
 256
 257     sprintf(vm->cores[0].exec_name, "%s", vm->name);
 258
 259     if (start_core(&(vm->cores[0])) != 0) {
 260         PrintError("Error starting VM core 0\n");
 261         return -1;
 262     }
 263
 264
 265     return 0;
 266
 267 }
 268
 269
 270
 271
 272 int v3_stop_vm(struct v3_vm_info * vm) {
 273
 274     vm->run_state = VM_STOPPED;
 275
 276
 277     // force exit all cores via a cross call/IPI
 278
 279     // Wait for all cores to enter CORE_STOPPED state
 280
 281     // deinitialize guest (free memory, etc...)
 282
 283     return 0;
 284 }
 285
 286
 287 #ifdef __V3_32BIT__
 288
 289 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 290     uint32_t cr4_val;
 291     struct cr4_32 * cr4;
 292
 293     __asm__ (
 294              "movl %%cr4, %0; "
 295              : "=r"(cr4_val)
 296              );
 297
 298
 299     cr4 = (struct cr4_32 *)&(cr4_val);
 300
 301     if (cr4->pae == 1) {
 302         return PROTECTED_PAE;
 303     } else {
 304         return PROTECTED;
 305     }
 306 }
 307
 308 #elif __V3_64BIT__
 309
 310 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 311     return LONG;
 312 }
 313
 314 #endif
 315
 316
 317 #define V3_Yield(addr)                                  \
 318     do {                                                \
 319         extern struct v3_os_hooks * os_hooks;           \
 320         if ((os_hooks) && (os_hooks)->yield_cpu) {      \
 321             (os_hooks)->yield_cpu();                    \
 322         }                                               \
 323     } while (0)                                         \
 324
 325
 326
 327 void v3_yield_cond(struct guest_info * info) {
 328     uint64_t cur_cycle;
 329     cur_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 330
 331     if (cur_cycle > (info->yield_start_cycle + info->vm_info->yield_cycle_period)) {
 332
 333         /*
 334           PrintDebug("Conditional Yield (cur_cyle=%p, start_cycle=%p, period=%p)\n",
 335           (void *)cur_cycle, (void *)info->yield_start_cycle, (void *)info->yield_cycle_period);
 336         */
 337         V3_Yield();
 338         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 339     }
 340 }
 341
 342
 343 /*
 344  * unconditional cpu yield
 345  * if the yielding thread is a guest context, the guest quantum is reset on resumption
 346  * Non guest context threads should call this function with a NULL argument
 347  */
 348 void v3_yield(struct guest_info * info) {
 349     V3_Yield();
 350
 351     if (info) {
 352         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 353     }
 354 }
 355
 356
 357
 358
 359 void v3_print_cond(const char * fmt, ...) {
 360     if (v3_dbg_enable == 1) {
 361         char buf[2048];
 362         va_list ap;
 363
 364         va_start(ap, fmt);
 365         vsnprintf(buf, 2048, fmt, ap);
 366         va_end(ap);
 367
 368         V3_Print("%s", buf);
 369     }
 370 }
 371
 372
 373 #ifdef CONFIG_MULTITHREAD_OS
 374
 375 void v3_interrupt_cpu(struct v3_vm_info * vm, int logical_cpu, int vector) {
 376     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 377
 378     if ((os_hooks) && (os_hooks)->interrupt_cpu) {
 379         (os_hooks)->interrupt_cpu(vm, logical_cpu, vector);
 380     }
 381 }
 382 #endif
 383
 384
 385
 386 int v3_vm_enter(struct guest_info * info) {
 387     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 388 #ifdef CONFIG_SVM
 389         case V3_SVM_CPU:
 390         case V3_SVM_REV3_CPU:
 391             return v3_svm_enter(info);
 392             break;
 393 #endif
 394 #if CONFIG_VMX
 395         case V3_VMX_CPU:
 396         case V3_VMX_EPT_CPU:
 397             return v3_vmx_enter(info);
 398             break;
 399 #endif
 400         default:
 401             PrintError("Attemping to enter a guest on an invalid CPU\n");
 402             return -1;
 403     }
 404 }