palacios/src/palacios/vmm_config.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_config.h>
  21 #include <palacios/vmm.h>
  22 #include <palacios/vmm_debug.h>
  23 #include <palacios/vmm_msr.h>
  24 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  25 #include <palacios/vmm_profiler.h>
  26 #include <palacios/vmm_mem.h>
  27 #include <palacios/vmm_hypercall.h>
  28
  29
  30 #include <devices/serial.h>
  31 #include <devices/keyboard.h>
  32 #include <devices/8259a.h>
  33 #include <devices/8254.h>
  34 #include <devices/nvram.h>
  35 #include <devices/generic.h>
  36 #include <devices/ramdisk.h>
  37 #include <devices/cdrom.h>
  38 #include <devices/bochs_debug.h>
  39 #include <devices/os_debug.h>
  40 #include <devices/apic.h>
  41 #include <devices/io_apic.h>
  42 #include <devices/para_net.h>
  43 #include <devices/pci.h>
  44
  45
  46
  47 #include <palacios/vmm_host_events.h>
  48
  49 #define USE_GENERIC 1
  50
  51
  52
  53
  54
  55 static int setup_memory_map(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  56 static int setup_devices(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  57 static struct vm_device *  configure_generic(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  58
  59
  60
  61
  62 static int passthrough_mem_write(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
  63
  64     return length;
  65     //  memcpy((void*)guest_addr, src, length);
  66     PrintDebug("Write of %d bytes to %p\n", length, (void *)guest_addr);
  67     PrintDebug("Write Value = %p\n", (void *)*(addr_t *)src);
  68
  69     return length;
  70 }
  71
  72
  73
  74 int v3_config_guest(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
  75     extern v3_cpu_arch_t v3_cpu_type;
  76
  77     // Initialize the subsystem data strutures
  78     v3_init_time(info);
  79     v3_init_io_map(info);
  80     v3_init_msr_map(info);
  81     v3_init_interrupt_state(info);
  82     v3_init_dev_mgr(info);
  83     v3_init_host_events(info);
  84
  85     v3_init_decoder(info);
  86
  87     v3_init_shadow_map(info);
  88
  89     v3_init_hypercall_map(info);
  90
  91     if ((v3_cpu_type == V3_SVM_REV3_CPU) &&
  92         (config_ptr->enable_nested_paging == 1)) {
  93         PrintDebug("Guest Page Mode: NESTED_PAGING\n");
  94         info->shdw_pg_mode = NESTED_PAGING;
  95     } else {
  96         PrintDebug("Guest Page Mode: SHADOW_PAGING\n");
  97         v3_init_shadow_page_state(info);
  98         info->shdw_pg_mode = SHADOW_PAGING;
  99     }
 100
 101     // Initial CPU operating mode
 102     info->cpu_mode = REAL;
 103     info->mem_mode = PHYSICAL_MEM;
 104
 105     // Amount of ram the Guest will have, rounded to a 4K page boundary
 106     info->mem_size = config_ptr->mem_size & ~(addr_t)0xfff;
 107
 108     // Configure the memory map for the guest
 109     if (setup_memory_map(info, config_ptr) == -1) {
 110         PrintError("Setting up guest memory map failed...\n");
 111         return -1;
 112     }
 113
 114     // Configure the devices for the guest
 115     setup_devices(info, config_ptr);
 116
 117
 118
 119     if (config_ptr->enable_profiling) {
 120         info->enable_profiler = 1;
 121         v3_init_profiler(info);
 122     } else {
 123         info->enable_profiler = 0;
 124     }
 125
 126     //v3_hook_io_port(info, 1234, &IO_Read, NULL, info);
 127
 128     // Setup initial cpu register state
 129     info->rip = 0xfff0;
 130     info->vm_regs.rsp = 0x0;
 131
 132
 133     return 0;
 134 }
 135
 136
 137 /* TODO:
 138  * The amount of guest memory is stored in info->mem_size
 139  * We need to make sure the memory map extends to cover it
 140  */
 141 static int setup_memory_map(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 142     addr_t mem_pages = info->mem_size >> 12;
 143
 144     PrintDebug("Setting up memory map (memory size=%dMB)\n", (uint_t)(info->mem_size / (1024 * 1024)));
 145
 146     // Fill up to the 640K hole
 147     if (mem_pages >= 160) {
 148         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x0, 0xa0000, (addr_t)V3_AllocPages(160)) == -1) {
 149             PrintError("Could not map full conventional memory\n");
 150             return -1;
 151         }
 152     } else {
 153         // Less than 640k of memory
 154         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x0, (mem_pages * PAGE_SIZE), (addr_t)V3_AllocPages(mem_pages)) == -1) {
 155             PrintError("Could not map subset of conventional memory\n");
 156             return -1;
 157         };
 158     }
 159
 160
 161 #define VGABIOS_START 0x000c0000
 162 #define ROMBIOS_START 0x000f0000
 163
 164     // VGA frame buffer
 165     if (1) {
 166         if (v3_add_shadow_mem(info, 0xa0000, 0xc0000, 0xa0000) == -1) {
 167             PrintError("Could not map VGA framebuffer\n");
 168             return -1;
 169         }
 170     } else {
 171         v3_hook_write_mem(info, 0xa0000, 0xc0000, 0xa0000,  passthrough_mem_write, NULL);
 172     }
 173
 174
 175     /* layout vgabios */
 176     {
 177         uint_t num_pages = (config_ptr->vgabios_size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 178         void * guest_mem =  V3_AllocPages(num_pages);
 179         addr_t vgabios_end = VGABIOS_START + (num_pages * PAGE_SIZE);
 180
 181         PrintDebug("Layout Region %d bytes\n", config_ptr->vgabios_size);
 182         memcpy(V3_VAddr(guest_mem), config_ptr->vgabios, config_ptr->vgabios_size);
 183
 184         if (v3_add_shadow_mem(info, VGABIOS_START, vgabios_end, (addr_t)guest_mem) == -1) {
 185             PrintError("Could not map VGABIOS\n");
 186             return -1;
 187         }
 188
 189         PrintDebug("Adding Shadow Region (0x%p-0x%p) -> 0x%p\n",
 190                    (void *)VGABIOS_START,
 191                    (void *)vgabios_end,
 192                    (void *)guest_mem);
 193
 194
 195         // Fill in the space between the VGABIOS and the ROMBIOS
 196         // We'll just back this to shadow memory for now....
 197         if (v3_add_shadow_mem(info, vgabios_end, ROMBIOS_START,
 198                               (addr_t)V3_AllocPages((ROMBIOS_START - vgabios_end) / PAGE_SIZE)) == -1) {
 199             PrintError("Could not map VGABIOS->ROMBIOS gap\n");
 200             return -1;
 201         }
 202     }
 203
 204     /* layout rombios */
 205     {
 206         uint_t num_pages = (config_ptr->rombios_size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 207         void * guest_mem =  V3_AllocPages(num_pages);
 208         addr_t rombios_end = ROMBIOS_START + (num_pages * PAGE_SIZE);
 209
 210         PrintDebug("Layout Region %d bytes\n", config_ptr->rombios_size);
 211         memcpy(V3_VAddr(guest_mem), config_ptr->rombios, config_ptr->rombios_size);
 212
 213         if (v3_add_shadow_mem(info, ROMBIOS_START, rombios_end, (addr_t)guest_mem) == -1) {
 214             PrintError("Could not map ROMBIOS\n");
 215             return -1;
 216         }
 217
 218         PrintDebug("Adding Shadow Region (0x%p-0x%p) -> 0x%p\n",
 219                    (void *)ROMBIOS_START,
 220                    (void *)rombios_end,
 221                    (void *)guest_mem);
 222
 223         if (rombios_end != 0x100000) {
 224             PrintError("ROMBIOS must reach the 1MB barrier....\n");
 225             return -1;
 226         }
 227     }
 228
 229 #ifdef CRAY_XT
 230     {
 231 #define SEASTAR_START 0xffe00000
 232 #define SEASTAR_END 0xffffffff
 233
 234         // Fill in generic memory below the seastar
 235         addr_t top_of_mem = (SEASTAR_START < info->mem_size) ? SEASTAR_START : info->mem_size;
 236         int num_low_pages = (top_of_mem - 0x100000) / PAGE_SIZE;
 237
 238         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x100000, top_of_mem, (addr_t)V3_AllocPages(num_low_pages)) == -1) {
 239             PrintError("Could not extended memory below 4G\n");
 240             return -1;
 241         }
 242
 243         // Map the Seastar straight through
 244         if (v3_add_shadow_mem(info, SEASTAR_START, SEASTAR_END, SEASTAR_START) == -1) {
 245             PrintError("Could not map through the seastar\n");
 246             return -1;
 247         }
 248
 249
 250         // Add memory above the seastar
 251         if (info->mem_size > SEASTAR_END) {
 252             int num_high_pages = mem_pages - (SEASTAR_END / PAGE_SIZE);
 253
 254             if (v3_add_shadow_mem(info, SEASTAR_END, info->mem_size, (addr_t)V3_AllocPages(num_high_pages)) == -1) {
 255                 PrintError("Could not map extended memory above 4G\n");
 256                 return -1;
 257             }
 258         }
 259     }
 260 #else
 261     // Fill in the extended memory map....
 262     {
 263         int num_ext_pages = mem_pages - (0x100000 / PAGE_SIZE);
 264
 265         if (num_ext_pages > 0) {
 266             if (v3_add_shadow_mem(info, 0x100000, info->mem_size, (addr_t)V3_AllocPages(num_ext_pages)) == -1) {
 267                 PrintError("Could not allocate extended shadow memory\n");
 268                 return -1;
 269             }
 270         }
 271     }
 272 #endif
 273
 274     print_shadow_map(info);
 275
 276     return 0;
 277 }
 278
 279
 280
 281 static int setup_devices(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 282     struct vm_device * ramdisk = NULL;
 283     struct vm_device * cdrom = NULL;
 284 #ifdef DEBUG_PCI
 285     struct vm_device * pci = v3_create_pci();
 286 #endif
 287     struct vm_device * nvram = v3_create_nvram();
 288     //struct vm_device * timer = v3_create_timer();
 289     struct vm_device * pic = v3_create_pic();
 290     struct vm_device * keyboard = v3_create_keyboard();
 291     struct vm_device * pit = v3_create_pit();
 292     struct vm_device * bochs_debug = v3_create_bochs_debug();
 293     struct vm_device * os_debug = v3_create_os_debug();
 294     struct vm_device * apic = v3_create_apic();
 295     struct vm_device * ioapic = v3_create_io_apic(apic);
 296     struct vm_device * para_net = v3_create_para_net();
 297
 298     //struct vm_device * serial = v3_create_serial();
 299     struct vm_device * generic = NULL;
 300
 301     int use_ramdisk = config_ptr->use_ramdisk;
 302     int use_generic = USE_GENERIC;
 303
 304
 305     if (use_ramdisk) {
 306         PrintDebug("Creating Ramdisk\n");
 307         ramdisk = v3_create_ramdisk();
 308         cdrom = v3_create_cdrom(ramdisk, config_ptr->ramdisk, config_ptr->ramdisk_size);
 309     }
 310
 311
 312     if (use_generic) {
 313         generic = configure_generic(info, config_ptr);
 314     }
 315
 316 #ifdef DEBUG_PCI
 317     v3_attach_device(info, pci);
 318 #endif
 319
 320     v3_attach_device(info, nvram);
 321     //v3_attach_device(info, timer);
 322     v3_attach_device(info, pic);
 323     v3_attach_device(info, pit);
 324     v3_attach_device(info, keyboard);
 325     // v3_attach_device(info, serial);
 326     v3_attach_device(info, bochs_debug);
 327     v3_attach_device(info, os_debug);
 328
 329     v3_attach_device(info, apic);
 330     v3_attach_device(info, ioapic);
 331
 332     v3_attach_device(info, para_net);
 333
 334     if (use_ramdisk) {
 335         v3_attach_device(info, ramdisk);
 336         v3_attach_device(info, cdrom);
 337     }
 338
 339     if (use_generic) {
 340         // Important that this be attached last!
 341         v3_attach_device(info, generic);
 342     }
 343
 344     PrintDebugDevMgr(info);
 345
 346
 347     // give keyboard interrupts to vm
 348     // no longer needed since we have a keyboard device
 349     //hook_irq(&vm_info, 1);
 350
 351 #if 0
 352     // give floppy controller to vm
 353     v3_hook_passthrough_irq(info, 6);
 354 #endif
 355
 356
 357     if (!use_ramdisk) {
 358         PrintDebug("Hooking IDE IRQs\n");
 359
 360         //primary ide
 361         v3_hook_passthrough_irq(info, 14);
 362
 363         // secondary ide
 364         v3_hook_passthrough_irq(info, 15);
 365     }
 366
 367
 368     return 0;
 369 }
 370
 371
 372
 373 static struct vm_device *  configure_generic(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 374     PrintDebug("Creating Generic Device\n");
 375     struct vm_device * generic = v3_create_generic();
 376
 377     // Make the DMA controller invisible
 378     v3_generic_add_port_range(generic, 0x00, 0x07, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channels 0,1,2,3 (address, counter)
 379     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc0, 0xc7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channels 4,5,6,7 (address, counter)
 380     v3_generic_add_port_range(generic, 0x87, 0x87, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 0 page register
 381     v3_generic_add_port_range(generic, 0x83, 0x83, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 1 page register
 382     v3_generic_add_port_range(generic, 0x81, 0x81, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 2 page register
 383     v3_generic_add_port_range(generic, 0x82, 0x82, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 3 page register
 384     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8f, 0x8f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 4 page register
 385     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8b, 0x8b, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 5 page register
 386     v3_generic_add_port_range(generic, 0x89, 0x89, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 6 page register
 387     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8a, 0x8a, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 7 page register
 388     v3_generic_add_port_range(generic, 0x08, 0x0f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 misc registers (csr, req, smask,mode,clearff,reset,enable,mmask)
 389     v3_generic_add_port_range(generic, 0xd0, 0xde, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 misc registers
 390
 391
 392
 393
 394     // Make the Serial ports invisible
 395
 396     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f8, 0x3f8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 1
 397     v3_generic_add_port_range(generic, 0x2f8, 0x2f8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 2
 398
 399
 400
 401
 402     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3e8, 0x3e8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 3
 403     v3_generic_add_port_range(generic, 0x2e8, 0x2e8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 4
 404
 405
 406
 407
 408     // Make the PCI bus invisible (at least it's configuration)
 409
 410     v3_generic_add_port_range(generic, 0xcf8, 0xcf8, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // PCI Config Address
 411     v3_generic_add_port_range(generic, 0xcfc, 0xcfc, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // PCI Config Data
 412
 413
 414
 415 #if 0
 416     if (!use_ramdisk) {
 417         // Monitor the IDE controllers (very slow)
 418         v3_generic_add_port_range(generic, 0x170, 0x178, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 1
 419         v3_generic_add_port_range(generic, 0x376, 0x377, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 1
 420     }
 421
 422
 423     v3_generic_add_port_range(generic, 0x1f0, 0x1f8, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 0
 424     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f6, 0x3f7, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 0
 425 #endif
 426
 427
 428 #if 0
 429
 430     // Make the floppy controllers invisible
 431
 432     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f0, 0x3f2, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (base,statusa/statusb,DOR)
 433     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f4, 0x3f5, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (mainstat/datarate,data)
 434     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f7, 0x3f7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (DIR)
 435     v3_generic_add_port_range(generic, 0x370, 0x372, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (base,statusa/statusb,DOR)
 436     v3_generic_add_port_range(generic, 0x374, 0x375, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (mainstat/datarate,data)
 437     v3_generic_add_port_range(generic, 0x377, 0x377, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (DIR)
 438
 439 #endif
 440
 441 #if 1
 442
 443     // Make the parallel port invisible
 444
 445     v3_generic_add_port_range(generic, 0x378, 0x37f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 446
 447 #endif
 448
 449 #if 1
 450
 451     // Monitor graphics card operations
 452
 453     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3b0, 0x3bb, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 454     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3c0, 0x3df, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 455
 456 #endif
 457
 458
 459 #if 1
 460     // Make the ISA PNP features invisible
 461
 462     v3_generic_add_port_range(generic, 0x274, 0x277, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 463     v3_generic_add_port_range(generic, 0x279, 0x279, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 464     v3_generic_add_port_range(generic, 0xa79, 0xa79, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 465 #endif
 466
 467
 468 #if 1
 469     // Monitor any network card (realtek ne2000) operations
 470     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc100, 0xc1ff, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 471 #endif
 472
 473
 474 #if 1
 475     // Make any Bus master ide controller invisible
 476
 477     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc000, 0xc00f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 478 #endif
 479     //  v3_generic_add_port_range(generic, 0x378, 0x400, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 480
 481
 482     return generic;
 483 }