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
  46
  47
  48 #include <palacios/vmm_host_events.h>
  49
  50 #define USE_GENERIC 1
  51
  52
  53
  54
  55
  56 static int setup_memory_map(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  57 static int setup_devices(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  58 static struct vm_device *  configure_generic(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr);
  59
  60
  61
  62
  63 static int passthrough_mem_write(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
  64
  65     return length;
  66     //  memcpy((void*)guest_addr, src, length);
  67     PrintDebug("Write of %d bytes to %p\n", length, (void *)guest_addr);
  68     PrintDebug("Write Value = %p\n", (void *)*(addr_t *)src);
  69
  70     return length;
  71 }
  72
  73
  74
  75 int v3_config_guest(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
  76     extern v3_cpu_arch_t v3_cpu_type;
  77
  78     // Initialize the subsystem data strutures
  79     v3_init_time(info);
  80     v3_init_io_map(info);
  81     v3_init_msr_map(info);
  82     v3_init_interrupt_state(info);
  83     v3_init_dev_mgr(info);
  84     v3_init_host_events(info);
  85
  86     v3_init_decoder(info);
  87
  88     v3_init_shadow_map(info);
  89
  90     v3_init_hypercall_map(info);
  91
  92     if ((v3_cpu_type == V3_SVM_REV3_CPU) &&
  93         (config_ptr->enable_nested_paging == 1)) {
  94         PrintDebug("Guest Page Mode: NESTED_PAGING\n");
  95         info->shdw_pg_mode = NESTED_PAGING;
  96     } else {
  97         PrintDebug("Guest Page Mode: SHADOW_PAGING\n");
  98         v3_init_shadow_page_state(info);
  99         info->shdw_pg_mode = SHADOW_PAGING;
 100     }
 101
 102     // Initial CPU operating mode
 103     info->cpu_mode = REAL;
 104     info->mem_mode = PHYSICAL_MEM;
 105
 106     // Amount of ram the Guest will have, rounded to a 4K page boundary
 107     info->mem_size = config_ptr->mem_size & ~(addr_t)0xfff;
 108
 109     // Configure the memory map for the guest
 110     if (setup_memory_map(info, config_ptr) == -1) {
 111         PrintError("Setting up guest memory map failed...\n");
 112         return -1;
 113     }
 114
 115     // Configure the devices for the guest
 116     setup_devices(info, config_ptr);
 117
 118
 119
 120     if (config_ptr->enable_profiling) {
 121         info->enable_profiler = 1;
 122         v3_init_profiler(info);
 123     } else {
 124         info->enable_profiler = 0;
 125     }
 126
 127     //v3_hook_io_port(info, 1234, &IO_Read, NULL, info);
 128
 129     // Setup initial cpu register state
 130     info->rip = 0xfff0;
 131     info->vm_regs.rsp = 0x0;
 132
 133
 134     return 0;
 135 }
 136
 137
 138 /* TODO:
 139  * The amount of guest memory is stored in info->mem_size
 140  * We need to make sure the memory map extends to cover it
 141  */
 142 static int setup_memory_map(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 143     addr_t mem_pages = info->mem_size >> 12;
 144
 145     PrintDebug("Setting up memory map (memory size=%dMB)\n", (uint_t)(info->mem_size / (1024 * 1024)));
 146
 147     // Fill up to the 640K hole
 148     if (mem_pages >= 160) {
 149         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x0, 0xa0000, (addr_t)V3_AllocPages(160)) == -1) {
 150             PrintError("Could not map full conventional memory\n");
 151             return -1;
 152         }
 153     } else {
 154         // Less than 640k of memory
 155         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x0, (mem_pages * PAGE_SIZE), (addr_t)V3_AllocPages(mem_pages)) == -1) {
 156             PrintError("Could not map subset of conventional memory\n");
 157             return -1;
 158         };
 159     }
 160
 161
 162 #define VGABIOS_START 0x000c0000
 163 #define ROMBIOS_START 0x000f0000
 164
 165     // VGA frame buffer
 166     if (1) {
 167         if (v3_add_shadow_mem(info, 0xa0000, 0xc0000, 0xa0000) == -1) {
 168             PrintError("Could not map VGA framebuffer\n");
 169             return -1;
 170         }
 171     } else {
 172         v3_hook_write_mem(info, 0xa0000, 0xc0000, 0xa0000,  passthrough_mem_write, NULL);
 173     }
 174
 175
 176     /* layout vgabios */
 177     {
 178         uint_t num_pages = (config_ptr->vgabios_size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 179         void * guest_mem =  V3_AllocPages(num_pages);
 180         addr_t vgabios_end = VGABIOS_START + (num_pages * PAGE_SIZE);
 181
 182         PrintDebug("Layout Region %d bytes\n", config_ptr->vgabios_size);
 183         memcpy(V3_VAddr(guest_mem), config_ptr->vgabios, config_ptr->vgabios_size);
 184
 185         if (v3_add_shadow_mem(info, VGABIOS_START, vgabios_end, (addr_t)guest_mem) == -1) {
 186             PrintError("Could not map VGABIOS\n");
 187             return -1;
 188         }
 189
 190         PrintDebug("Adding Shadow Region (0x%p-0x%p) -> 0x%p\n",
 191                    (void *)VGABIOS_START,
 192                    (void *)vgabios_end,
 193                    (void *)guest_mem);
 194
 195
 196         // Fill in the space between the VGABIOS and the ROMBIOS
 197         // We'll just back this to shadow memory for now....
 198         if (v3_add_shadow_mem(info, vgabios_end, ROMBIOS_START,
 199                               (addr_t)V3_AllocPages((ROMBIOS_START - vgabios_end) / PAGE_SIZE)) == -1) {
 200             PrintError("Could not map VGABIOS->ROMBIOS gap\n");
 201             return -1;
 202         }
 203     }
 204
 205     /* layout rombios */
 206     {
 207         uint_t num_pages = (config_ptr->rombios_size + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;
 208         void * guest_mem =  V3_AllocPages(num_pages);
 209         addr_t rombios_end = ROMBIOS_START + (num_pages * PAGE_SIZE);
 210
 211         PrintDebug("Layout Region %d bytes\n", config_ptr->rombios_size);
 212         memcpy(V3_VAddr(guest_mem), config_ptr->rombios, config_ptr->rombios_size);
 213
 214         if (v3_add_shadow_mem(info, ROMBIOS_START, rombios_end, (addr_t)guest_mem) == -1) {
 215             PrintError("Could not map ROMBIOS\n");
 216             return -1;
 217         }
 218
 219         PrintDebug("Adding Shadow Region (0x%p-0x%p) -> 0x%p\n",
 220                    (void *)ROMBIOS_START,
 221                    (void *)rombios_end,
 222                    (void *)guest_mem);
 223
 224         if (rombios_end != 0x100000) {
 225             PrintError("ROMBIOS must reach the 1MB barrier....\n");
 226             return -1;
 227         }
 228     }
 229
 230 #ifdef CRAY_XT
 231     {
 232 #define SEASTAR_START 0xffe00000
 233 #define SEASTAR_END 0xffffffff
 234
 235         // Fill in generic memory below the seastar
 236         addr_t top_of_mem = (SEASTAR_START < info->mem_size) ? SEASTAR_START : info->mem_size;
 237         int num_low_pages = (top_of_mem - 0x100000) / PAGE_SIZE;
 238
 239         if (v3_add_shadow_mem(info, 0x100000, top_of_mem, (addr_t)V3_AllocPages(num_low_pages)) == -1) {
 240             PrintError("Could not extended memory below 4G\n");
 241             return -1;
 242         }
 243
 244         // Map the Seastar straight through
 245         if (v3_add_shadow_mem(info, SEASTAR_START, SEASTAR_END, SEASTAR_START) == -1) {
 246             PrintError("Could not map through the seastar\n");
 247             return -1;
 248         }
 249
 250
 251         // Add memory above the seastar
 252         if (info->mem_size > SEASTAR_END) {
 253             int num_high_pages = mem_pages - (SEASTAR_END / PAGE_SIZE);
 254
 255             if (v3_add_shadow_mem(info, SEASTAR_END, info->mem_size, (addr_t)V3_AllocPages(num_high_pages)) == -1) {
 256                 PrintError("Could not map extended memory above 4G\n");
 257                 return -1;
 258             }
 259         }
 260     }
 261 #else
 262     // Fill in the extended memory map....
 263     {
 264         int num_ext_pages = mem_pages - (0x100000 / PAGE_SIZE);
 265
 266         if (num_ext_pages > 0) {
 267             if (v3_add_shadow_mem(info, 0x100000, info->mem_size, (addr_t)V3_AllocPages(num_ext_pages)) == -1) {
 268                 PrintError("Could not allocate extended shadow memory\n");
 269                 return -1;
 270             }
 271         }
 272     }
 273 #endif
 274
 275     print_shadow_map(info);
 276
 277     return 0;
 278 }
 279
 280
 281
 282 static int setup_devices(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 283     struct vm_device * ide = NULL;
 284     //struct vm_device * ram_cd = NULL;
 285     struct vm_device * ram_hd = NULL;
 286     struct vm_device * pci = v3_create_pci();
 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     ide = v3_create_ide(pci);
 305
 306     if (use_ramdisk) {
 307         PrintDebug("Creating Ramdisk\n");
 308         //ram_cd = v3_create_ram_cd(ide, 0, 0,
 309         //                (addr_t)(config_ptr->ramdisk),
 310         //                config_ptr->ramdisk_size);
 311         ram_hd = v3_create_ram_hd(ide, 0, 0,
 312                                   (addr_t)(config_ptr->ramdisk),
 313                                   config_ptr->ramdisk_size);
 314     }
 315
 316
 317     if (use_generic) {
 318         generic = configure_generic(info, config_ptr);
 319     }
 320
 321
 322     v3_attach_device(info, pci);
 323
 324     v3_attach_device(info, nvram);
 325     //v3_attach_device(info, timer);
 326     v3_attach_device(info, pic);
 327     v3_attach_device(info, pit);
 328     v3_attach_device(info, keyboard);
 329     // v3_attach_device(info, serial);
 330     v3_attach_device(info, bochs_debug);
 331     v3_attach_device(info, os_debug);
 332
 333     v3_attach_device(info, apic);
 334     v3_attach_device(info, ioapic);
 335
 336     v3_attach_device(info, para_net);
 337
 338     v3_attach_device(info, ide);
 339
 340     if (use_ramdisk) {
 341         //              v3_attach_device(info, ram_cd);
 342         v3_attach_device(info, ram_hd);
 343     }
 344
 345     if (use_generic) {
 346         // Important that this be attached last!
 347         v3_attach_device(info, generic);
 348     }
 349
 350     PrintDebugDevMgr(info);
 351
 352
 353     // give keyboard interrupts to vm
 354     // no longer needed since we have a keyboard device
 355     //hook_irq(&vm_info, 1);
 356
 357 #if 0
 358     // give floppy controller to vm
 359     v3_hook_passthrough_irq(info, 6);
 360 #endif
 361
 362
 363     if (!use_ramdisk) {
 364         PrintDebug("Hooking IDE IRQs\n");
 365
 366         //primary ide
 367         v3_hook_passthrough_irq(info, 14);
 368
 369         // secondary ide
 370         v3_hook_passthrough_irq(info, 15);
 371     }
 372
 373
 374     return 0;
 375 }
 376
 377
 378
 379 static struct vm_device *  configure_generic(struct guest_info * info, struct v3_vm_config * config_ptr) {
 380     PrintDebug("Creating Generic Device\n");
 381     struct vm_device * generic = v3_create_generic();
 382
 383     // Make the DMA controller invisible
 384     v3_generic_add_port_range(generic, 0x00, 0x07, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channels 0,1,2,3 (address, counter)
 385     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc0, 0xc7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channels 4,5,6,7 (address, counter)
 386     v3_generic_add_port_range(generic, 0x87, 0x87, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 0 page register
 387     v3_generic_add_port_range(generic, 0x83, 0x83, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 1 page register
 388     v3_generic_add_port_range(generic, 0x81, 0x81, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 2 page register
 389     v3_generic_add_port_range(generic, 0x82, 0x82, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 channel 3 page register
 390     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8f, 0x8f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 4 page register
 391     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8b, 0x8b, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 5 page register
 392     v3_generic_add_port_range(generic, 0x89, 0x89, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 6 page register
 393     v3_generic_add_port_range(generic, 0x8a, 0x8a, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 channel 7 page register
 394     v3_generic_add_port_range(generic, 0x08, 0x0f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 1 misc registers (csr, req, smask,mode,clearff,reset,enable,mmask)
 395     v3_generic_add_port_range(generic, 0xd0, 0xde, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);   // DMA 2 misc registers
 396
 397
 398
 399
 400     // Make the Serial ports invisible
 401
 402     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f8, 0x3f8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 1
 403     v3_generic_add_port_range(generic, 0x2f8, 0x2f8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 2
 404
 405
 406
 407
 408     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3e8, 0x3e8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 3
 409     v3_generic_add_port_range(generic, 0x2e8, 0x2e8+7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);      // COM 4
 410
 411
 412
 413
 414     // Make the PCI bus invisible (at least it's configuration)
 415
 416     v3_generic_add_port_range(generic, 0xcf8, 0xcf8, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // PCI Config Address
 417     v3_generic_add_port_range(generic, 0xcfc, 0xcfc, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // PCI Config Data
 418
 419
 420
 421 #if 0
 422     if (!use_ramdisk) {
 423         // Monitor the IDE controllers (very slow)
 424         v3_generic_add_port_range(generic, 0x170, 0x178, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 1
 425         v3_generic_add_port_range(generic, 0x376, 0x377, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 1
 426     }
 427
 428
 429     v3_generic_add_port_range(generic, 0x1f0, 0x1f8, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 0
 430     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f6, 0x3f7, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH); // IDE 0
 431 #endif
 432
 433
 434 #if 0
 435
 436     // Make the floppy controllers invisible
 437
 438     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f0, 0x3f2, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (base,statusa/statusb,DOR)
 439     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f4, 0x3f5, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (mainstat/datarate,data)
 440     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3f7, 0x3f7, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Primary floppy controller (DIR)
 441     v3_generic_add_port_range(generic, 0x370, 0x372, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (base,statusa/statusb,DOR)
 442     v3_generic_add_port_range(generic, 0x374, 0x375, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (mainstat/datarate,data)
 443     v3_generic_add_port_range(generic, 0x377, 0x377, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE); // Secondary floppy controller (DIR)
 444
 445 #endif
 446
 447 #if 1
 448
 449     // Make the parallel port invisible
 450
 451     v3_generic_add_port_range(generic, 0x378, 0x37f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 452
 453 #endif
 454
 455 #if 1
 456
 457     // Monitor graphics card operations
 458
 459     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3b0, 0x3bb, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 460     v3_generic_add_port_range(generic, 0x3c0, 0x3df, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 461
 462 #endif
 463
 464
 465 #if 1
 466     // Make the ISA PNP features invisible
 467
 468     v3_generic_add_port_range(generic, 0x274, 0x277, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 469     v3_generic_add_port_range(generic, 0x279, 0x279, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 470     v3_generic_add_port_range(generic, 0xa79, 0xa79, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 471 #endif
 472
 473
 474 #if 1
 475     // Monitor any network card (realtek ne2000) operations
 476     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc100, 0xc1ff, GENERIC_PRINT_AND_PASSTHROUGH);
 477 #endif
 478
 479
 480 #if 1
 481     // Make any Bus master ide controller invisible
 482
 483     v3_generic_add_port_range(generic, 0xc000, 0xc00f, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 484 #endif
 485     //  v3_generic_add_port_range(generic, 0x378, 0x400, GENERIC_PRINT_AND_IGNORE);
 486
 487
 488     return generic;
 489 }