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     V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
 124
 125     if (vm == NULL) {
 126         PrintError("Could not configure guest\n");
 127         return NULL;
 128     }
 129
 130     vm->host_priv_data = priv_data;
 131
 132     return vm;
 133 }
 134
 135
 136 static int start_core(void * p)
 137 {
 138     struct guest_info * core = (struct guest_info *)p;
 139
 140
 141     PrintDebug("core %u: in start_core (RIP=%p)\n",
 142                core->cpu_id, (void *)(addr_t)core->rip);
 143
 144
 145     // JRL: Whoa WTF? cpu_types are tied to the vcoreID????
 146     switch (v3_cpu_types[core->cpu_id]) {
 147 #ifdef CONFIG_SVM
 148         case V3_SVM_CPU:
 149         case V3_SVM_REV3_CPU:
 150             return v3_start_svm_guest(core);
 151             break;
 152 #endif
 153 #if CONFIG_VMX
 154         case V3_VMX_CPU:
 155         case V3_VMX_EPT_CPU:
 156             return v3_start_vmx_guest(core);
 157             break;
 158 #endif
 159         default:
 160             PrintError("Attempting to enter a guest on an invalid CPU\n");
 161             return -1;
 162     }
 163     // should not happen
 164     return 0;
 165 }
 166
 167
 168 // For the moment very ugly. Eventually we will shift the cpu_mask to an arbitrary sized type...
 169 #define MAX_CORES 32
 170
 171 int v3_start_vm(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
 172     uint32_t i;
 173     char tname[16];
 174     int vcore_id = 0;
 175     uint8_t * core_mask = (uint8_t *)&cpu_mask; // This is to make future expansion easier
 176     uint32_t avail_cores = 0;
 177
 178
 179
 180     /// CHECK IF WE ARE MULTICORE ENABLED....
 181
 182     V3_Print("V3 --  Starting VM (%u cores)\n", vm->num_cores);
 183     V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
 184
 185     // Check that enough cores are present in the mask to handle vcores
 186     for (i = 0; i < MAX_CORES; i++) {
 187         int major = i / 8;
 188         int minor = i % 8;
 189
 190         if (core_mask[major] & (0x1 << minor)) {
 191             avail_cores++;
 192         }
 193
 194     }
 195
 196     if (vm->num_cores > avail_cores) {
 197         PrintError("Attempted to start a VM with too many cores (MAX=%d)\n", MAX_CORES);
 198         return -1;
 199     }
 200
 201
 202     for (i = 0; (i < MAX_CORES) && (vcore_id < vm->num_cores); i++) {
 203         int major = i / 8;
 204         int minor = i % 8;
 205         void * core_thread = NULL;
 206
 207         if ((core_mask[major] & (0x1 << minor)) == 0) {
 208             // cpuid not set in cpu_mask
 209             continue;
 210         }
 211
 212         PrintDebug("Starting virtual core %u on logical core %u\n",
 213                    vcore_id, i);
 214
 215         sprintf(tname, "core%u", vcore_id);
 216
 217         PrintDebug("run: core=%u, func=0x%p, arg=0x%p, name=%s\n",
 218                    i, start_core, &(vm->cores[vcore_id]), tname);
 219
 220         // TODO: actually manage these threads instead of just launching them
 221         core_thread = V3_CREATE_THREAD_ON_CPU(i, start_core,
 222                                               &(vm->cores[vcore_id]), tname);
 223
 224         if (core_thread == NULL) {
 225             PrintError("Thread launch failed\n");
 226             return -1;
 227         }
 228
 229         vcore_id++;
 230     }
 231
 232     return 0;
 233
 234 }
 235
 236
 237 int v3_stop_vm(struct v3_vm_info * vm) {
 238
 239     vm->run_state = VM_STOPPED;
 240
 241
 242     // force exit all cores via a cross call/IPI
 243
 244     // Wait for all cores to enter CORE_STOPPED state
 245
 246     // deinitialize guest (free memory, etc...)
 247
 248     return 0;
 249 }
 250
 251
 252 #ifdef __V3_32BIT__
 253
 254 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 255     uint32_t cr4_val;
 256     struct cr4_32 * cr4;
 257
 258     __asm__ (
 259              "movl %%cr4, %0; "
 260              : "=r"(cr4_val)
 261              );
 262
 263
 264     cr4 = (struct cr4_32 *)&(cr4_val);
 265
 266     if (cr4->pae == 1) {
 267         return PROTECTED_PAE;
 268     } else {
 269         return PROTECTED;
 270     }
 271 }
 272
 273 #elif __V3_64BIT__
 274
 275 v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 276     return LONG;
 277 }
 278
 279 #endif
 280
 281
 282 #define V3_Yield(addr)                                  \
 283     do {                                                \
 284         extern struct v3_os_hooks * os_hooks;           \
 285         if ((os_hooks) && (os_hooks)->yield_cpu) {      \
 286             (os_hooks)->yield_cpu();                    \
 287         }                                               \
 288     } while (0)                                         \
 289
 290
 291
 292 void v3_yield_cond(struct guest_info * info) {
 293     uint64_t cur_cycle;
 294     cur_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 295
 296     if (cur_cycle > (info->yield_start_cycle + info->vm_info->yield_cycle_period)) {
 297
 298         /*
 299           PrintDebug("Conditional Yield (cur_cyle=%p, start_cycle=%p, period=%p)\n",
 300           (void *)cur_cycle, (void *)info->yield_start_cycle, (void *)info->yield_cycle_period);
 301         */
 302         V3_Yield();
 303         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 304     }
 305 }
 306
 307
 308 /*
 309  * unconditional cpu yield
 310  * if the yielding thread is a guest context, the guest quantum is reset on resumption
 311  * Non guest context threads should call this function with a NULL argument
 312  */
 313 void v3_yield(struct guest_info * info) {
 314     V3_Yield();
 315
 316     if (info) {
 317         info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
 318     }
 319 }
 320
 321
 322
 323
 324 void v3_print_cond(const char * fmt, ...) {
 325     if (v3_dbg_enable == 1) {
 326         char buf[2048];
 327         va_list ap;
 328
 329         va_start(ap, fmt);
 330         vsnprintf(buf, 2048, fmt, ap);
 331         va_end(ap);
 332
 333         V3_Print("%s", buf);
 334     }
 335 }
 336
 337
 338
 339
 340 void v3_interrupt_cpu(struct v3_vm_info * vm, int logical_cpu, int vector) {
 341     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 342
 343     if ((os_hooks) && (os_hooks)->interrupt_cpu) {
 344         (os_hooks)->interrupt_cpu(vm, logical_cpu, vector);
 345     }
 346 }
 347
 348
 349
 350 unsigned int v3_get_cpu_id() {
 351     extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
 352     unsigned int ret = (unsigned int)-1;
 353
 354     if ((os_hooks) && (os_hooks)->get_cpu) {
 355         ret = os_hooks->get_cpu();
 356     }
 357
 358     return ret;
 359 }
 360
 361
 362
 363 int v3_vm_enter(struct guest_info * info) {
 364     switch (v3_cpu_types[info->cpu_id]) {
 365 #ifdef CONFIG_SVM
 366         case V3_SVM_CPU:
 367         case V3_SVM_REV3_CPU:
 368             return v3_svm_enter(info);
 369             break;
 370 #endif
 371 #if CONFIG_VMX
 372         case V3_VMX_CPU:
 373         case V3_VMX_EPT_CPU:
 374             return v3_vmx_enter(info);
 375             break;
 376 #endif
 377         default:
 378             PrintError("Attemping to enter a guest on an invalid CPU\n");
 379             return -1;
 380     }
 381 }