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