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/ide.h>
  37 #include <devices/ram_cd.h>
  38 #include <devices/ram_hd.h>
  39 #include <devices/bochs_debug.h>
  40 #include <devices/os_debug.h>
  41 #include <devices/apic.h>
  42 #include <devices/io_apic.h>
  43 #include <devices/para_net.h>
  44 #include <devices/pci.h>
  45 #include <devices/i440fx.h>
  46 #include <devices/piix3.h>
  47
  48
  49 #include <palacios/vmm_host_events.h>
  50
  51 #define USE_GENERIC 1
  52
  53
  54
  55
  56
  57 static int setup_memory_map(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  58 static int setup_devices(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  59 static struct vm_device *  configure_generic(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  60
  61
  62
  63
  64 static int passthrough_mem_write(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
  65
  66     return length;
  67     //  memcpy((void*)guest_addr, src, length);
  68     PrintDebug("Write of %d bytes to %p\n", length, (void *)guest_addr);
  69     PrintDebug("Write Value = %p\n", (void *)*(addr_t *)src);
  70
  71     return length;
  72 }
  73
  74
  75
  76 int v3_config_guest(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
  77     extern v3_cpu_arch_t v3_cpu_type;
  78
  79     // Initialize the subsystem data strutures
  80     v3_init_time(info);
  81     v3_init_io_map(info);
  82     v3_init_msr_map(info);
  83     v3_init_interrupt_state(info);
  84     v3_init_dev_mgr(info);
  85     v3_init_host_events(info);
  86
  87     v3_init_decoder(info);
  88
  89     v3_init_shadow_map(info);
  90
  91     v3_init_hypercall_map(info);
  92
  93     if ((v3_cpu_type == V3_SVM_REV3_CPU) &&
  94         (config_ptr->enable_nested_paging == 1)) {
  95         PrintDebug("Guest Page Mode: NESTED_PAGING\n");
  96         info->shdw_pg_mode = NESTED_PAGING;
  97     } else {
  98         PrintDebug("Guest Page Mode: SHADOW_PAGING\n");
  99         v3_init_shadow_page_state(info);
 100         info->shdw_pg_mode = SHADOW_PAGING;
 101     }
 102
 103     // Initial CPU operating mode
 104     info->cpu_mode = REAL;
 105     info->mem_mode = PHYSICAL_MEM;
 106
 107     // Amount of ram the Guest will have, rounded to a 4K page boundary
 108     info->mem_size = config_ptr->mem_size & ~(addr_t)0xfff;
 109
 110     // Configure the memory map for the guest
 111     if (setup_memory_map(info, config_ptr) == -1) {
 112         PrintError("Setting up guest memory map failed...\n");
 113         return -1;
 114     }
 115
 116     // Configure the devices for the guest
 117     setup_devices(info, config_ptr);
 118
 119
 120
 121     if (config_ptr->enable_profiling) {
 122         info->enable_profiler = 1;
 123         v3_init_profiler(info);
 124     } else {
 125         info->enable_profiler = 0;
 126     }
 127
 128     //v3_hook_io_port(info, 1234, &IO_Read, NULL, info);
 129
 130     // Setup initial cpu register state
 131     info->rip = 0xfff0;
 132     info->vm_regs.rsp = 0x0;
 133
 134
 135     return 0;
 136 }
 137
 138
 139 /* TODO:
 140  * The amount of guest memory is stored in info->mem_size
 141  * We need to make sure the memory map extends to cover it
 142  */
 143 static int setup_memory_map(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 144     addr_t mem_pages = info->mem_size >> 12;
 145
 146     PrintDebug("Setting up memory map (memory size=%dMB)\n", (uint_t)(info->mem_size / (1024 * 1024)));
 147
 148     // Fill up to the 640K hole
 149     if (mem_pages >= 160) {
 150         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x0, 0xa0000, (addr_t)V3_AllocPages(160)) == -1) {
 151             PrintError("Could not map full conventional memory\n");
 152             return -1;
 153         }
 154     } else {
 155         // Less than 640k of memory
 156         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x0, (mem_pages * PAGE_SIZE), (addr_t)V3_AllocPages(mem_pages)) == -1) {
 157             PrintError("Could not map subset of conventional memory\n");
 158             return -1;
 159         };
 160     }
 161
 162
 163 #define VGABIOS_START 0x000c0000
 164 #define ROMBIOS_START 0x000f0000
 165
 166     // VGA frame buffer
 167     if (1) {
 168         if (v3_add_shadow_mem(info, 0xa0000, 0xc0000, 0xa0000) == -1) {
 169             PrintError("Could not map VGA framebuffer\n");
 170             return -1;
 171         }
 172     } else {
 173         v3_hook_write_mem(info, 0xa0000, 0xc0000, 0xa0000,  passthrough_mem_write, NULL);
 174     }
 175
 176
 177     /* layout vgabios */
 178     {
 179         uint_t num_pages = (config_ptr->vgabios_size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 180         void * guest_mem =  V3_AllocPages(num_pages);
 181         addr_t vgabios_end = VGABIOS_START + (num_pages * PAGE_SIZE);
 182
 183         PrintDebug("Layout Region %d bytes\n", config_ptr->vgabios_size);
 184         memcpy(V3_VAddr(guest_mem), config_ptr->vgabios, config_ptr->vgabios_size);
 185
 186         if (v3_add_shadow_mem(info, VGABIOS_START, vgabios_end, (addr_t)guest_mem) == -1) {
 187             PrintError("Could not map VGABIOS\n");
 188             return -1;
 189         }
 190
 191         PrintDebug("Adding Shadow Region (0x%p-0x%p) -> 0x%p\n",
 192                    (void *)VGABIOS_START,
 193                    (void *)vgabios_end,
 194                    (void *)guest_mem);
 195
 196
 197         // Fill in the space between the VGABIOS and the ROMBIOS
 198         // We'll just back this to shadow memory for now....
 199         if (v3_add_shadow_mem(info, vgabios_end, ROMBIOS_START,
 200                               (addr_t)V3_AllocPages((ROMBIOS_START - vgabios_end) / PAGE_SIZE)) == -1) {
 201             PrintError("Could not map VGABIOS->ROMBIOS gap\n");
 202             return -1;
 203         }
 204     }
 205
 206     /* layout rombios */
 207     {
 208         uint_t num_pages = (config_ptr->rombios_size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 209         void * guest_mem =  V3_AllocPages(num_pages);
 210         addr_t rombios_end = ROMBIOS_START + (num_pages * PAGE_SIZE);
 211
 212         PrintDebug("Layout Region %d bytes\n", config_ptr->rombios_size);
 213         memcpy(V3_VAddr(guest_mem), config_ptr->rombios, config_ptr->rombios_size);
 214
 215         if (v3_add_shadow_mem(info, ROMBIOS_START, rombios_end, (addr_t)guest_mem) == -1) {
 216             PrintError("Could not map ROMBIOS\n");
 217             return -1;
 218         }
 219
 220         PrintDebug("Adding Shadow Region (0x%p-0x%p) -> 0x%p\n",
 221                    (void *)ROMBIOS_START,
 222                    (void *)rombios_end,
 223                    (void *)guest_mem);
 224
 225         if (rombios_end != 0x100000) {
 226             PrintError("ROMBIOS must reach the 1MB barrier....\n");
 227             return -1;
 228         }
 229     }
 230
 231 #ifdef CRAY_XT
 232     {
 233 #define SEASTAR_START 0xffe00000
 234 #define SEASTAR_END 0xffffffff
 235
 236         // Fill in generic memory below the seastar
 237         addr_t top_of_mem = (SEASTAR_START < info->mem_size) ? SEASTAR_START : info->mem_size;
 238         int num_low_pages = (top_of_mem - 0x100000) / PAGE_SIZE;
 239
 240         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x100000, top_of_mem, (addr_t)V3_AllocPages(num_low_pages)) == -1) {
 241             PrintError("Could not extended memory below 4G\n");
 242             return -1;
 243         }
 244
 245         // Map the Seastar straight through
 246         if (v3_add_shadow_mem(info, SEASTAR_START, SEASTAR_END, SEASTAR_START) == -1) {
 247             PrintError("Could not map through the seastar\n");
 248             return -1;
 249         }
 250
 251
 252         // Add memory above the seastar
 253         if (info->mem_size > SEASTAR_END) {
 254             int num_high_pages = mem_pages - (SEASTAR_END / PAGE_SIZE);
 255
 256             if (v3_add_shadow_mem(info, SEASTAR_END, info->mem_size, (addr_t)V3_AllocPages(num_high_pages)) == -1) {
 257                 PrintError("Could not map extended memory above 4G\n");
 258                 return -1;
 259             }
 260         }
 261     }
 262 #else
 263     // Fill in the extended memory map....
 264     {
 265         int num_ext_pages = mem_pages - (0x100000 / PAGE_SIZE);
 266
 267         if (num_ext_pages > 0) {
 268             if (v3_add_shadow_mem(info, 0x100000, info->mem_size, (addr_t)V3_AllocPages(num_ext_pages)) == -1) {
 269                 PrintError("Could not allocate extended shadow memory\n");
 270                 return -1;
 271             }
 272         }
 273     }
 274 #endif
 275
 276     print_shadow_map(info);
 277
 278     return 0;
 279 }
 280
 281
 282
 283 static int setup_devices(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 284
 285     struct vm_device * ide = NULL;
 286     struct vm_device * ramdisk = NULL;
 287
 288     struct vm_device * pci = NULL;
 289     struct vm_device * northbridge = NULL;
 290     struct vm_device * southbridge = NULL;
 291
 292     struct vm_device * nvram = v3_create_nvram();
 293     struct vm_device * pic = v3_create_pic();
 294     struct vm_device * keyboard = v3_create_keyboard();
 295     struct vm_device * pit = v3_create_pit();
 296     struct vm_device * bochs_debug = v3_create_bochs_debug();
 297     struct vm_device * os_debug = v3_create_os_debug();
 298     struct vm_device * apic = v3_create_apic();
 299     struct vm_device * ioapic = v3_create_io_apic(apic);
 300     struct vm_device * para_net = v3_create_para_net();
 301
 302
 303     //struct vm_device * serial = v3_create_serial();
 304     struct vm_device * generic = NULL;
 305
 306
 307     int use_generic = USE_GENERIC;
 308
 309     if (config_ptr->enable_pci == 1) {
 310         pci = v3_create_pci();
 311         northbridge = v3_create_i440fx(pci);
 312         southbridge = v3_create_piix3(pci);
 313         ide = v3_create_ide(pci, southbridge);
 314     } else {
 315         ide = v3_create_ide(NULL, NULL);
 316     }
 317
 318
 319     if (config_ptr->use_ram_cd == 1) {
 320         PrintDebug("Creating Ram CD\n");
 321         ramdisk = v3_create_ram_cd(ide, 0, 0,
 322                                    (addr_t)(config_ptr->ramdisk),
 323                                    config_ptr->ramdisk_size);
 324     } else if (config_ptr->use_ram_hd == 1) {
 325         PrintDebug("Creating Ram HD\n");
 326         ramdisk = v3_create_ram_hd(ide, 0, 0,
 327                                    (addr_t)(config_ptr->ramdisk),
 328                                    config_ptr->ramdisk_size);
 329     }
 330
 331
 332     if (use_generic) {
 333         generic = configure_generic(info, config_ptr);
 334     }
 335
 336
 337
 338
 339     v3_attach_device(info, nvram);
 340     v3_attach_device(info, pic);
 341     v3_attach_device(info, pit);
 342     v3_attach_device(info, keyboard);
 343     // v3_attach_device(info, serial);
 344     v3_attach_device(info, bochs_debug);
 345     v3_attach_device(info, os_debug);
 346
 347     v3_attach_device(info, apic);
 348     v3_attach_device(info, ioapic);
 349
 350     v3_attach_device(info, para_net);
 351
 352     if (config_ptr->enable_pci == 1) {
 353         PrintDebug("Attaching PCI\n");
 354         v3_attach_device(info, pci);
 355         PrintDebug("Attaching Northbridge\n");
 356         v3_attach_device(info, northbridge);
 357         PrintDebug("Attaching Southbridge\n");
 358         v3_attach_device(info, southbridge);
 359     }
 360
 361     PrintDebug("Attaching IDE\n");
 362     v3_attach_device(info, ide);
 363
 364
 365     if (ramdisk != NULL) {
 366         v3_attach_device(info, ramdisk);
 367     }
 368
 369     if (use_generic) {
 370         // Important that this be attached last!
 371         v3_attach_device(info, generic);
 372     }
 373
 374     PrintDebugDevMgr(info);
 375
 376     return 0;
 377 }
 378
 379
 380
 381 static struct vm_device *  configure_generic(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 382     PrintDebug("Creating Generic Device\n");
 383     struct vm_device * generic = v3_create_generic();
 384
 385     // Make the DMA controller invisible
 386     v3_generic_add_port_range(generic, 0x00, 0x07, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channels 0,1,2,3 (address, counter)
 387     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc0, 0xc7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channels 4,5,6,7 (address, counter)
 388     v3_generic_add_port_range(generic, 0x87, 0x87, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 0 page register
 389     v3_generic_add_port_range(generic, 0x83, 0x83, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 1 page register
 390     v3_generic_add_port_range(generic, 0x81, 0x81, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 2 page register
 391     v3_generic_add_port_range(generic, 0x82, 0x82, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 3 page register
 392     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8f, 0x8f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 4 page register
 393     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8b, 0x8b, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 5 page register
 394     v3_generic_add_port_range(generic, 0x89, 0x89, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 6 page register
 395     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8a, 0x8a, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 7 page register
 396     v3_generic_add_port_range(generic, 0x08, 0x0f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 misc registers (csr, req, smask,mode,clearff,reset,enable,mmask)
 397     v3_generic_add_port_range(generic, 0xd0, 0xde, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 misc registers
 398
 399
 400
 401
 402     // Make the Serial ports invisible
 403
 404     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f8, 0x3f8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 1
 405     v3_generic_add_port_range(generic, 0x2f8, 0x2f8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 2
 406
 407
 408
 409
 410     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3e8, 0x3e8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 3
 411     v3_generic_add_port_range(generic, 0x2e8, 0x2e8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 4
 412
 413
 414
 415
 416     // Make the PCI bus invisible (at least it's configuration)
 417
 418     //v3_generic_add_port_range(generic, 0xcf8, 0xcf8, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // PCI Config Address
 419     //v3_generic_add_port_range(generic, 0xcfc, 0xcfc, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // PCI Config Data
 420
 421
 422
 423 #if 0
 424     if (!use_ramdisk) {
 425         // Monitor the IDE controllers (very slow)
 426         v3_generic_add_port_range(generic, 0x170, 0x178, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 1
 427         v3_generic_add_port_range(generic, 0x376, 0x377, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 1
 428     }
 429
 430
 431     v3_generic_add_port_range(generic, 0x1f0, 0x1f8, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 0
 432     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f6, 0x3f7, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 0
 433 #endif
 434
 435
 436 #if 0
 437
 438     // Make the floppy controllers invisible
 439
 440     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f0, 0x3f2, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (base,statusa/statusb,DOR)
 441     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f4, 0x3f5, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (mainstat/datarate,data)
 442     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f7, 0x3f7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (DIR)
 443     v3_generic_add_port_range(generic, 0x370, 0x372, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (base,statusa/statusb,DOR)
 444     v3_generic_add_port_range(generic, 0x374, 0x375, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (mainstat/datarate,data)
 445     v3_generic_add_port_range(generic, 0x377, 0x377, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (DIR)
 446
 447 #endif
 448
 449 #if 1
 450
 451     // Make the parallel port invisible
 452
 453     v3_generic_add_port_range(generic, 0x378, 0x37f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 454
 455 #endif
 456
 457 #if 1
 458
 459     // Monitor graphics card operations
 460
 461     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3b0, 0x3bb, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 462     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3c0, 0x3df, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 463
 464 #endif
 465
 466
 467 #if 1
 468     // Make the ISA PNP features invisible
 469
 470     v3_generic_add_port_range(generic, 0x274, 0x277, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 471     v3_generic_add_port_range(generic, 0x279, 0x279, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 472     v3_generic_add_port_range(generic, 0xa79, 0xa79, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 473 #endif
 474
 475
 476 #if 1
 477     // Monitor any network card (realtek ne2000) operations
 478     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc100, 0xc1ff, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 479 #endif
 480
 481
 482 #if 1
 483     // Make any Bus master ide controller invisible
 484
 485     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc000, 0xc00f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 486 #endif
 487     //  v3_generic_add_port_range(generic, 0x378, 0x400, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 488
 489
 490     return generic;
 491 }