Palacios Public Git Repository

To checkout Palacios execute

  git clone http://v3vee.org/palacios/palacios.web/palacios.git
This will give you the master branch. You probably want the devel branch or one of the release branches. To switch to the devel branch, simply execute
  cd palacios
  git checkout --track -b devel origin/devel
The other branches are similar.


Cleaned up time management stuff, being more careful on signs of various time computa...
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm.c
index 1b191d0..8b4eed5 100644 (file)
  */
 
 #include <palacios/vmm.h>
-#include <palacios/svm.h>
-#include <palacios/vmx.h>
 #include <palacios/vmm_intr.h>
 #include <palacios/vmm_config.h>
 #include <palacios/vm_guest.h>
-#include <palacios/vmm_instrument.h>
 #include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
 #include <palacios/vmm_lowlevel.h>
+#include <palacios/vmm_sprintf.h>
+#include <palacios/vmm_extensions.h>
+
+#ifdef V3_CONFIG_SVM
+#include <palacios/svm.h>
+#endif
+#ifdef V3_CONFIG_VMX
+#include <palacios/vmx.h>
+#endif
+
+#ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
+#include <palacios/vmm_checkpoint.h>
+#endif
 
 
-/* These should be the only global variables in Palacios */
-/* They are architecture specific variables */
-v3_cpu_arch_t v3_cpu_type;
+v3_cpu_arch_t v3_cpu_types[V3_CONFIG_MAX_CPUS];
 struct v3_os_hooks * os_hooks = NULL;
+int v3_dbg_enable = 0;
+
+
+
+
+static void init_cpu(void * arg) {
+    uint32_t cpu_id = (uint32_t)(addr_t)arg;
+
+#ifdef V3_CONFIG_SVM
+    if (v3_is_svm_capable()) {
+        PrintDebug("Machine is SVM Capable\n");
+        v3_init_svm_cpu(cpu_id);
+       
+    } else 
+#endif
+#ifdef V3_CONFIG_VMX
+    if (v3_is_vmx_capable()) {
+       PrintDebug("Machine is VMX Capable\n");
+       v3_init_vmx_cpu(cpu_id);
+
+    } else 
+#endif
+    {
+       PrintError("CPU has no virtualization Extensions\n");
+    }
+}
 
 
+static void deinit_cpu(void * arg) {
+    uint32_t cpu_id = (uint32_t)(addr_t)arg;
 
-static struct guest_info * allocate_guest() {
-    void * info = V3_Malloc(sizeof(struct guest_info));
-    memset(info, 0, sizeof(struct guest_info));
-    return info;
+
+    switch (v3_cpu_types[cpu_id]) {
+#ifdef V3_CONFIG_SVM
+       case V3_SVM_CPU:
+       case V3_SVM_REV3_CPU:
+           PrintDebug("Deinitializing SVM CPU %d\n", cpu_id);
+           v3_deinit_svm_cpu(cpu_id);
+           break;
+#endif
+#ifdef V3_CONFIG_VMX
+       case V3_VMX_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
+           PrintDebug("Deinitializing VMX CPU %d\n", cpu_id);
+           v3_deinit_vmx_cpu(cpu_id);
+           break;
+#endif
+       case V3_INVALID_CPU:
+       default:
+           PrintError("CPU has no virtualization Extensions\n");
+           break;
+    }
 }
 
 
 
-void Init_V3(struct v3_os_hooks * hooks, struct v3_ctrl_ops * vmm_ops) {
-    
+void Init_V3(struct v3_os_hooks * hooks, int num_cpus) {
+    int i;
+
+    V3_Print("V3 Print statement to fix a Kitten page fault bug\n");
+
     // Set global variables. 
     os_hooks = hooks;
-    v3_cpu_type = V3_INVALID_CPU;
 
+    for (i = 0; i < V3_CONFIG_MAX_CPUS; i++) {
+       v3_cpu_types[i] = V3_INVALID_CPU;
+    }
+
+    // Register all the possible device types
+    V3_init_devices();
+
+    // Register all shadow paging handlers
+    V3_init_shdw_paging();
+
+    // Register all extensions
+    V3_init_extensions();
 
-#ifdef INSTRUMENT_VMM
-    v3_init_instrumentation();
+
+#ifdef V3_CONFIG_SYMMOD
+    V3_init_symmod();
 #endif
 
-    vmm_ops->allocate_guest = &allocate_guest;
+#ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
+    V3_init_checkpoint();
+#endif
 
-    if (v3_is_svm_capable()) {
-        PrintDebug("Machine is SVM Capable\n");
-        v3_init_SVM(vmm_ops);
-    } else if (v3_is_vmx_capable()) {
-        PrintDebug("Machine is VMX Capable\n");
-        v3_init_vmx(vmm_ops);
-    } else {
-        PrintDebug("CPU has no virtualization Extensions\n");
+
+
+
+    if ((hooks) && (hooks->call_on_cpu)) {
+
+       for (i = 0; i < num_cpus; i++) {
+
+           V3_Print("Initializing VMM extensions on cpu %d\n", i);
+           hooks->call_on_cpu(i, &init_cpu, (void *)(addr_t)i);
+       }
+    }
+
+
+}
+
+
+void Shutdown_V3() {
+    int i;
+
+    V3_deinit_devices();
+    V3_deinit_shdw_paging();
+
+    V3_deinit_extensions();
+
+#ifdef V3_CONFIG_SYMMOD
+    V3_deinit_symmod();
+#endif
+
+#ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
+    V3_deinit_checkpoint();
+#endif
+
+
+    if ((os_hooks) && (os_hooks->call_on_cpu)) {
+       for (i = 0; i < V3_CONFIG_MAX_CPUS; i++) {
+           if (v3_cpu_types[i] != V3_INVALID_CPU) {
+               V3_Call_On_CPU(i, deinit_cpu, (void *)(addr_t)i);
+               //deinit_cpu((void *)(addr_t)i);
+           }
+       }
+    }
+
+}
+
+
+v3_cpu_arch_t v3_get_cpu_type(int cpu_id) {
+    return v3_cpu_types[cpu_id];
+}
+
+
+struct v3_vm_info * v3_create_vm(void * cfg, void * priv_data, char * name) {
+    struct v3_vm_info * vm = v3_config_guest(cfg, priv_data);
+
+    if (vm == NULL) {
+       PrintError("Could not configure guest\n");
+       return NULL;
+    }
+
+    V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
+
+    if (name == NULL) {
+       name = "[V3_VM]";
+    } else if (strlen(name) >= 128) {
+       PrintError("VM name is too long. Will be truncated to 128 chars.\n");
+    }
+
+    memset(vm->name, 0, 128);
+    strncpy(vm->name, name, 127);
+
+    return vm;
+}
+
+
+
+
+static int start_core(void * p)
+{
+    struct guest_info * core = (struct guest_info *)p;
+
+
+    PrintDebug("virtual core %u (on logical core %u): in start_core (RIP=%p)\n", 
+              core->vcpu_id, core->pcpu_id, (void *)(addr_t)core->rip);
+
+    switch (v3_cpu_types[0]) {
+#ifdef V3_CONFIG_SVM
+       case V3_SVM_CPU:
+       case V3_SVM_REV3_CPU:
+           return v3_start_svm_guest(core);
+           break;
+#endif
+#if V3_CONFIG_VMX
+       case V3_VMX_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
+           return v3_start_vmx_guest(core);
+           break;
+#endif
+       default:
+           PrintError("Attempting to enter a guest on an invalid CPU\n");
+           return -1;
+    }
+    // should not happen
+    return 0;
+}
+
+
+// For the moment very ugly. Eventually we will shift the cpu_mask to an arbitrary sized type...
+#define MAX_CORES 32
+
+
+int v3_start_vm(struct v3_vm_info * vm, unsigned int cpu_mask) {
+    uint32_t i;
+    uint8_t * core_mask = (uint8_t *)&cpu_mask; // This is to make future expansion easier
+    uint32_t avail_cores = 0;
+    int vcore_id = 0;
+
+    /// CHECK IF WE ARE MULTICORE ENABLED....
+
+    V3_Print("V3 --  Starting VM (%u cores)\n", vm->num_cores);
+    V3_Print("CORE 0 RIP=%p\n", (void *)(addr_t)(vm->cores[0].rip));
+
+
+    // Check that enough cores are present in the mask to handle vcores
+    for (i = 0; i < MAX_CORES; i++) {
+       int major = i / 8;
+       int minor = i % 8;
+       
+       if (core_mask[major] & (0x1 << minor)) {
+           avail_cores++;
+       }
+    }
+
+
+    if (vm->num_cores > avail_cores) {
+       PrintError("Attempted to start a VM with too many cores (vm->num_cores = %d, avail_cores = %d, MAX=%d)\n", 
+                  vm->num_cores, avail_cores, MAX_CORES);
+       return -1;
+    }
+
+    // Spawn off threads for each core. 
+    // We work backwards, so that core 0 is always started last.
+    for (i = 0, vcore_id = vm->num_cores - 1; (i < MAX_CORES) && (vcore_id >= 0); i++) {
+       int major = 0;
+       int minor = 0;
+       struct guest_info * core = &(vm->cores[vcore_id]);
+       char * specified_cpu = v3_cfg_val(core->core_cfg_data, "target_cpu");
+       uint32_t core_idx = 0;
+
+       if (specified_cpu != NULL) {
+           core_idx = atoi(specified_cpu);
+           
+           if ((core_idx < 0) || (core_idx >= MAX_CORES)) {
+               PrintError("Target CPU out of bounds (%d) (MAX_CORES=%d)\n", core_idx, MAX_CORES);
+           }
+
+           i--; // We reset the logical core idx. Not strictly necessary I guess... 
+       } else {
+           core_idx = i;
+       }
+
+       major = core_idx / 8;
+       minor = core_idx % 8;
+
+       if ((core_mask[major] & (0x1 << minor)) == 0) {
+           PrintError("Logical CPU %d not available for virtual core %d; not started\n",
+                      core_idx, vcore_id);
+
+           if (specified_cpu != NULL) {
+               PrintError("CPU was specified explicitly (%d). HARD ERROR\n", core_idx);
+               v3_stop_vm(vm);
+               return -1;
+           }
+
+           continue;
+       }
+
+       PrintDebug("Starting virtual core %u on logical core %u\n", 
+                  vcore_id, core_idx);
+       
+       sprintf(core->exec_name, "%s-%u", vm->name, vcore_id);
+
+       PrintDebug("run: core=%u, func=0x%p, arg=0x%p, name=%s\n",
+                  core_idx, start_core, core, core->exec_name);
+
+       core->pcpu_id = core_idx;
+       core->core_thread = V3_CREATE_THREAD_ON_CPU(core_idx, start_core, core, core->exec_name);
+
+       if (core->core_thread == NULL) {
+           PrintError("Thread launch failed\n");
+           v3_stop_vm(vm);
+           return -1;
+       }
+
+       vcore_id--;
+    }
+
+
+    return 0;
+
+}
+
+
+int v3_reset_vm_core(struct guest_info * core, addr_t rip) {
+    
+    switch (v3_cpu_types[core->pcpu_id]) {
+#ifdef V3_CONFIG_SVM
+       case V3_SVM_CPU:
+       case V3_SVM_REV3_CPU:
+           PrintDebug("Resetting SVM Guest CPU %d\n", core->vcpu_id);
+           return v3_reset_svm_vm_core(core, rip);
+#endif
+#ifdef V3_CONFIG_VMX
+       case V3_VMX_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
+           PrintDebug("Resetting VMX Guest CPU %d\n", core->vcpu_id);
+           return v3_reset_vmx_vm_core(core, rip);
+#endif
+       case V3_INVALID_CPU:
+       default:
+           PrintError("CPU has no virtualization Extensions\n");
+           break;
+    }
+
+    return -1;
+}
+
+
+
+/* move a virtual core to different physical core */
+int v3_move_vm_core(struct v3_vm_info * vm, int vcore_id, int target_cpu) {
+    struct guest_info * core = NULL;
+
+    if ((vcore_id < 0) || (vcore_id >= vm->num_cores)) {
+       PrintError("Attempted to migrate invalid virtual core (%d)\n", vcore_id);
+       return -1;
+    }
+
+    core = &(vm->cores[vcore_id]);
+
+    if (target_cpu == core->pcpu_id) {
+       PrintError("Attempted to migrate to local core (%d)\n", target_cpu);
+       // well that was pointless
+       return 0;
+    }
+
+    if (core->core_thread == NULL) {
+       PrintError("Attempted to migrate a core without a valid thread context\n");
+       return -1;
+    }
+
+    while (v3_raise_barrier(vm, NULL) == -1);
+
+    V3_Print("Performing Migration from %d to %d\n", core->pcpu_id, target_cpu);
+
+    // Double check that we weren't preemptively migrated
+    if (target_cpu != core->pcpu_id) {    
+
+       V3_Print("Moving Core\n");
+
+
+#ifdef V3_CONFIG_VMX
+       switch (v3_cpu_types[core->pcpu_id]) {
+           case V3_VMX_CPU:
+           case V3_VMX_EPT_CPU:
+           case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
+               PrintDebug("Flushing VMX Guest CPU %d\n", core->vcpu_id);
+               V3_Call_On_CPU(core->pcpu_id, (void (*)(void *))v3_flush_vmx_vm_core, (void *)core);
+               break;
+           default:
+               break;
+       }
+#endif
+
+       if (V3_MOVE_THREAD_TO_CPU(target_cpu, core->core_thread) != 0) {
+           PrintError("Failed to move Vcore %d to CPU %d\n", 
+                      core->vcpu_id, target_cpu);
+           v3_lower_barrier(vm);
+           return -1;
+       } 
+       
+       /* There will be a benign race window here:
+          core->pcpu_id will be set to the target core before its fully "migrated"
+          However the core will NEVER run on the old core again, its just in flight to the new core
+       */
+       core->pcpu_id = target_cpu;
+
+       V3_Print("core now at %d\n", core->pcpu_id);    
+    }
+
+    v3_lower_barrier(vm);
+
+    return 0;
+}
+
+
+
+int v3_stop_vm(struct v3_vm_info * vm) {
+
+    vm->run_state = VM_STOPPED;
+
+    // force exit all cores via a cross call/IPI
+
+    while (1) {
+       int i = 0;
+       int still_running = 0;
+
+       for (i = 0; i < vm->num_cores; i++) {
+           if (vm->cores[i].core_run_state != CORE_STOPPED) {
+               still_running = 1;
+           }
+       }
+
+       if (still_running == 0) {
+           break;
+       }
+
+       v3_yield(NULL);
+    }
+    
+    V3_Print("VM stopped. Returning\n");
+
+    return 0;
+}
+
+
+int v3_pause_vm(struct v3_vm_info * vm) {
+
+    if (vm->run_state != VM_RUNNING) {
+       PrintError("Tried to pause a VM that was not running\n");
+       return -1;
+    }
+
+    while (v3_raise_barrier(vm, NULL) == -1);
+
+    vm->run_state = VM_PAUSED;
+
+    return 0;
+}
+
+
+int v3_continue_vm(struct v3_vm_info * vm) {
+
+    if (vm->run_state != VM_PAUSED) {
+       PrintError("Tried to continue a VM that was not paused\n");
+       return -1;
     }
+
+    v3_lower_barrier(vm);
+
+    vm->run_state = VM_RUNNING;
+
+    return 0;
+}
+
+#ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
+#include <palacios/vmm_checkpoint.h>
+
+int v3_save_vm(struct v3_vm_info * vm, char * store, char * url) {
+    return v3_chkpt_save_vm(vm, store, url);
+}
+
+
+int v3_load_vm(struct v3_vm_info * vm, char * store, char * url) {
+    return v3_chkpt_load_vm(vm, store, url);
 }
+#endif
+
+
+int v3_free_vm(struct v3_vm_info * vm) {
+    int i = 0;
+    // deinitialize guest (free memory, etc...)
 
+    v3_free_vm_devices(vm);
+
+    // free cores
+    for (i = 0; i < vm->num_cores; i++) {
+       v3_free_core(&(vm->cores[i]));
+    }
+
+    // free vm
+    v3_free_vm_internal(vm);
+
+    v3_free_config(vm);
+
+    V3_Free(vm);
+
+    return 0;
+}
 
 
 #ifdef __V3_32BIT__
@@ -98,3 +547,90 @@ v3_cpu_mode_t v3_get_host_cpu_mode() {
 
 #endif 
 
+
+#define V3_Yield(addr)                                 \
+    do {                                               \
+       extern struct v3_os_hooks * os_hooks;           \
+       if ((os_hooks) && (os_hooks)->yield_cpu) {      \
+           (os_hooks)->yield_cpu();                    \
+       }                                               \
+    } while (0)                                                \
+
+
+
+void v3_yield_cond(struct guest_info * info) {
+    uint64_t cur_cycle;
+    cur_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
+
+    if (cur_cycle > (info->yield_start_cycle + info->vm_info->yield_cycle_period)) {
+       //PrintDebug("Conditional Yield (cur_cyle=%p, start_cycle=%p, period=%p)\n", 
+       //           (void *)cur_cycle, (void *)info->yield_start_cycle, 
+       //         (void *)info->yield_cycle_period);
+       
+       V3_Yield();
+       info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
+    }
+}
+
+
+/* 
+ * unconditional cpu yield 
+ * if the yielding thread is a guest context, the guest quantum is reset on resumption 
+ * Non guest context threads should call this function with a NULL argument
+ */
+void v3_yield(struct guest_info * info) {
+    V3_Yield();
+
+    if (info) {
+       info->yield_start_cycle = v3_get_host_time(&info->time_state);
+    }
+}
+
+
+
+
+void v3_print_cond(const char * fmt, ...) {
+    if (v3_dbg_enable == 1) {
+       char buf[2048];
+       va_list ap;
+
+       va_start(ap, fmt);
+       vsnprintf(buf, 2048, fmt, ap);
+       va_end(ap);
+
+       V3_Print("%s", buf);
+    }    
+}
+
+
+
+void v3_interrupt_cpu(struct v3_vm_info * vm, int logical_cpu, int vector) {
+    extern struct v3_os_hooks * os_hooks;
+
+    if ((os_hooks) && (os_hooks)->interrupt_cpu) {
+       (os_hooks)->interrupt_cpu(vm, logical_cpu, vector);
+    }
+}
+
+
+
+int v3_vm_enter(struct guest_info * info) {
+    switch (v3_cpu_types[0]) {
+#ifdef V3_CONFIG_SVM
+       case V3_SVM_CPU:
+       case V3_SVM_REV3_CPU:
+           return v3_svm_enter(info);
+           break;
+#endif
+#if V3_CONFIG_VMX
+       case V3_VMX_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_CPU:
+       case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
+           return v3_vmx_enter(info);
+           break;
+#endif
+       default:
+           PrintError("Attemping to enter a guest on an invalid CPU\n");
+           return -1;
+    }
+}