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