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