Begin work on true virtio mmio Kill tests/vmrunkernel.c Our makefiles, plus emacs...
[akaros.git] / tests / vmm / vmrunkernel.c
1 #include <stdio.h> 
2 #include <pthread.h>
3 #include <sys/types.h>
4 #include <sys/stat.h>
5 #include <fcntl.h>
6 #include <parlib/arch/arch.h>
7 #include <parlib/ros_debug.h>
8 #include <unistd.h>
9 #include <errno.h>
10 #include <dirent.h>
11 #include <stdlib.h>
12 #include <string.h>
13 #include <ros/syscall.h>
14 #include <sys/mman.h>
15 #include <vmm/coreboot_tables.h>
16 #include <ros/vmm.h>
17 #include <parlib/uthread.h>
18 #include <vmm/virtio.h>
19 #include <vmm/virtio_mmio.h>
20 #include <vmm/virtio_ids.h>
21 #include <vmm/virtio_config.h>
22
23 /* this test will run the "kernel" in the negative address space. We hope. */
24 int *mmap_blob;
25 unsigned long long stack[1024];
26 volatile int shared = 0;
27 volatile int quit = 0;
28 int mcp = 1;
29
30 #define MiB 0x100000u
31 #define GiB (1u<<30)
32 #define GKERNBASE (16*MiB)
33 #define KERNSIZE (128*MiB+GKERNBASE)
34 uint8_t _kernel[KERNSIZE];
35
36 unsigned long long *p512, *p1, *p2m;
37
38 void **my_retvals;
39 int nr_threads = 3;
40 char *line, *consline, *outline;
41 struct scatterlist iov[32];
42 unsigned int inlen, outlen, conslen;
43 int debug = 1;
44 /* unlike Linux, this shared struct is for both host and guest. */
45 //      struct virtqueue *constoguest = 
46 //              vring_new_virtqueue(0, 512, 8192, 0, inpages, NULL, NULL, "test");
47 volatile int gaveit = 0, gotitback = 0;
48 struct scatterlist out[] = { {NULL, sizeof(outline)}, };
49 struct scatterlist in[] = { {NULL, sizeof(line)}, };
50 uint64_t virtio_mmio_base = 0x100000000;
51
52 void *consout(void *arg)
53 {
54         struct virtio_threadarg *a = arg;
55         struct virtqueue *v = a->arg->virtio;
56         fprintf(stderr, "talk thread ..\n");
57         uint16_t head;
58         uint32_t vv;
59         int i;
60         int num;
61         printf("Sleep 15 seconds\n");
62         uthread_sleep(15);
63         printf("----------------------- TT a %p\n", a);
64         printf("talk thread ttargs %x v %x\n", a, v);
65         
66         for(num = 0;;num++) {
67                 /* host: use any buffers we should have been sent. */
68                 head = wait_for_vq_desc(v, iov, &outlen, &inlen);
69                 if (debug)
70                         printf("vq desc head %d, gaveit %d gotitback %d\n", head, gaveit, gotitback);
71                 for(i = 0; debug && i < outlen + inlen; i++)
72                         printf("v[%d/%d] v %p len %d\n", i, outlen + inlen, iov[i].v, iov[i].length);
73                 /* host: if we got an output buffer, just output it. */
74                 for(i = 0; i < outlen; i++) {
75                         num++;
76                         printf("Host:%s:\n", (char *)iov[i].v);
77                 }
78                 
79                 if (debug)
80                         printf("outlen is %d; inlen is %d\n", outlen, inlen);
81                 /* host: fill in the writeable buffers. */
82                 /* why we're getting these I don't know. */
83                 for (i = outlen; i < outlen + inlen; i++) {
84                         if (debug) fprintf(stderr, "send back empty writeable");
85                         iov[i].length = 0;
86                 }
87                 if (debug) printf("call add_used\n");
88                 /* host: now ack that we used them all. */
89                 add_used(v, head, outlen+inlen);
90                 if (debug) printf("DONE call add_used\n");
91         }
92         fprintf(stderr, "All done\n");
93         return NULL;
94 }
95
96 void *consin(void *arg)
97 {
98
99         fprintf(stderr, "consinput; nothing to do\n");
100 #if 0
101         struct ttargs *a = arg;
102         void *v = a->virtio;
103         fprintf(stderr, "talk thread ..\n");
104         uint16_t head;
105         uint32_t vv;
106         int i;
107         int num;
108         printf("Sleep 15 seconds\n");
109         uthread_sleep(15);
110         printf("----------------------- TT a %p\n", a);
111         printf("talk thread ttargs %x v %x\n", a, v);
112         
113         if (debug) printf("Spin on console being read, print num queues, halt\n");
114         while ((vv = read32(v+VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES)) == 0) {
115                 printf("no ready ... \n");
116                 if (debug) {
117                         dumpvirtio_mmio(stdout, v);
118                 }
119                 printf("sleep 1 second\n");
120                 uthread_sleep(1);
121         }
122         if (debug)printf("vv %x, set selector %x\n", vv, read32(v + VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL));
123         if (debug) printf("loop forever");
124         while (! quit)
125                 ;
126         for(num = 0;;num++) {
127                 /* host: use any buffers we should have been sent. */
128                 head = wait_for_vq_desc(guesttocons, iov, &outlen, &inlen);
129                 if (debug)
130                         printf("vq desc head %d, gaveit %d gotitback %d\n", head, gaveit, gotitback);
131                 for(i = 0; debug && i < outlen + inlen; i++)
132                         printf("v[%d/%d] v %p len %d\n", i, outlen + inlen, iov[i].v, iov[i].length);
133                 /* host: if we got an output buffer, just output it. */
134                 for(i = 0; i < outlen; i++) {
135                         num++;
136                         printf("Host:%s:\n", (char *)iov[i].v);
137                 }
138                 
139                 if (debug)
140                         printf("outlen is %d; inlen is %d\n", outlen, inlen);
141                 /* host: fill in the writeable buffers. */
142                 for (i = outlen; i < outlen + inlen; i++) {
143                         /* host: read a line. */
144                         memset(consline, 0, 128);
145                         if (1) {
146                                 if (fgets(consline, 4096-256, stdin) == NULL) {
147                                         exit(0);
148                                 } 
149                                 if (debug) printf("GOT A LINE:%s:\n", consline);
150                         } else {
151                                 sprintf(consline, "hi there. %d\n", i);
152                         }
153                         memmove(iov[i].v, consline, strlen(consline)+ 1);
154                         iov[i].length = strlen(consline) + 1;
155                 }
156                 if (debug) printf("call add_used\n");
157                 /* host: now ack that we used them all. */
158                 add_used(guesttocons, head, outlen+inlen);
159                 if (debug) printf("DONE call add_used\n");
160         }
161 #endif
162         fprintf(stderr, "All done\n");
163         return NULL;
164 }
165
166 static struct vqdev vqdev= {
167 name: "console",
168 dev: VIRTIO_ID_CONSOLE,
169 features: VIRTIO_F_VERSION_1,
170 numvqs: 2,
171 vqs: {
172                 {name: "consin", maxqnum: 2, f: &consin, arg: (void *)0},
173                 {name: "consout", maxqnum: 2, f: consout, arg: (void *)0},
174         }
175 };
176
177 int main(int argc, char **argv)
178 {
179         uint64_t virtiobase = 0x100000000ULL;
180         struct vmctl vmctl;
181         int amt;
182         int vmmflags = VMM_VMCALL_PRINTF;
183         uint64_t entry = 0x1000000, kerneladdress = 0x1000000;
184         int nr_gpcs = 1;
185         int fd = open("#c/vmctl", O_RDWR), ret;
186         void * x;
187         int kfd = -1;
188         static char cmd[512];
189         void *coreboot_tables = (void *) 0x1165000;
190
191         // mmap is not working for us at present.
192         if ((uint64_t)_kernel > GKERNBASE) {
193                 printf("kernel array @%p is above , GKERNBASE@%p sucks\n", _kernel, GKERNBASE);
194                 exit(1);
195         }
196         memset(_kernel, 0, sizeof(_kernel));
197
198         if (fd < 0) {
199                 perror("#cons/sysctl");
200                 exit(1);
201         }
202         argc--,argv++;
203         // switches ...
204         // Sorry, I don't much like the gnu opt parsing code.
205         while (1) {
206                 if (*argv[0] != '-')
207                         break;
208                 switch(argv[0][1]) {
209                 case 'n':
210                         vmmflags &= ~VMM_VMCALL_PRINTF;
211                         break;
212                 default:
213                         printf("BMAFR\n");
214                         break;
215                 }
216                 argc--,argv++;
217         }
218         if (argc < 1) {
219                 fprintf(stderr, "Usage: %s vmimage [-n (no vmcall printf)] [coreboot_tables [loadaddress [entrypoint]]]\n", argv[0]);
220                 exit(1);
221         }
222         if (argc > 1)
223                 coreboot_tables = (void *) strtoull(argv[1], 0, 0);
224         if (argc > 2)
225                 kerneladdress = strtoull(argv[2], 0, 0);
226         if (argc > 3)
227                 entry = strtoull(argv[3], 0, 0);
228         kfd = open(argv[0], O_RDONLY);
229         if (kfd < 0) {
230                 perror(argv[0]);
231                 exit(1);
232         }
233         // read in the kernel.
234         x = (void *)kerneladdress;
235         for(;;) {
236                 amt = read(kfd, x, 1048576);
237                 if (amt < 0) {
238                         perror("read");
239                         exit(1);
240                 }
241                 if (amt == 0) {
242                         break;
243                 }
244                 x += amt;
245         }
246         fprintf(stderr, "Read in %d bytes\n", x-kerneladdress);
247
248         fprintf(stderr, "Run with %d cores and vmmflags 0x%x\n", nr_gpcs, vmmflags);
249         if (ros_syscall(SYS_setup_vmm, nr_gpcs, vmmflags, 0, 0, 0, 0) != nr_gpcs) {
250                 perror("Guest pcore setup failed");
251                 exit(1);
252         }
253         /* blob that is faulted in from the EPT first.  we need this to be in low
254          * memory (not above the normal mmap_break), so the EPT can look it up.
255          * Note that we won't get 4096.  The min is 1MB now, and ld is there. */
256         mmap_blob = mmap((int*)4096, PGSIZE, PROT_READ | PROT_WRITE,
257                          MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
258         if (mmap_blob == MAP_FAILED) {
259                 perror("Unable to mmap");
260                 exit(1);
261         }
262
263         mcp = 1;
264         if (mcp) {
265                 my_retvals = malloc(sizeof(void*) * nr_threads);
266                 if (!my_retvals)
267                         perror("Init threads/malloc");
268
269                 pthread_can_vcore_request(FALSE);       /* 2LS won't manage vcores */
270                 pthread_need_tls(FALSE);
271                 pthread_mcp_init();                                     /* gives us one vcore */
272                 vcore_request(nr_threads - 1);          /* ghetto incremental interface */
273                 for (int i = 0; i < nr_threads; i++) {
274                         x = __procinfo.vcoremap;
275                         printf("%p\n", __procinfo.vcoremap);
276                         printf("Vcore %d mapped to pcore %d\n", i,
277                                 __procinfo.vcoremap[i].pcoreid);
278                 }
279         }
280
281         ret = syscall(33, 1);
282         if (ret < 0) {
283                 perror("vm setup");
284                 exit(1);
285         }
286         ret = posix_memalign((void **)&p512, 4096, 3*4096);
287         printf("memalign is %p\n", p512);
288         if (ret) {
289                 perror("ptp alloc");
290                 exit(1);
291         }
292         p1 = &p512[512];
293         p2m = &p512[1024];
294         uint64_t kernbase = 0; //0xffffffff80000000;
295         uint64_t highkernbase = 0xffffffff80000000;
296         p512[PML4(kernbase)] = (unsigned long long)p1 | 7;
297         p1[PML3(kernbase)] = /*0x87; */(unsigned long long)p2m | 7;
298         p512[PML4(highkernbase)] = (unsigned long long)p1 | 7;
299         p1[PML3(highkernbase)] = /*0x87; */(unsigned long long)p2m | 7;
300 #define _2MiB (0x200000)
301         int i;
302         for (i = 0; i < 512; i++) {
303                 p2m[PML2(kernbase + i * _2MiB)] = 0x87 | i * _2MiB;
304         }
305
306         kernbase >>= (0+12);
307         kernbase <<= (0 + 12);
308         uint8_t *kernel = (void *)GKERNBASE;
309         //write_coreboot_table(coreboot_tables, ((void *)VIRTIOBASE) /*kernel*/, KERNSIZE + 1048576);
310         hexdump(stdout, coreboot_tables, 512);
311         printf("kernbase for pml4 is 0x%llx and entry is %llx\n", kernbase, entry);
312         printf("p512 %p p512[0] is 0x%lx p1 %p p1[0] is 0x%x\n", p512, p512[0], p1, p1[0]);
313         vmctl.command = REG_RSP_RIP_CR3;
314         vmctl.cr3 = (uint64_t) p512;
315         vmctl.regs.tf_rip = entry;
316         vmctl.regs.tf_rsp = (uint64_t) &stack[1024];
317         if (mcp) {
318                 /* set up virtio bits, which depend on threads being enabled. */
319                 register_virtio_mmio(&vqdev, virtio_mmio_base);
320         }
321         printf("threads started\n");
322         printf("Writing command :%s:\n", cmd);
323
324         ret = write(fd, &vmctl, sizeof(vmctl));
325         if (ret != sizeof(vmctl)) {
326                 perror(cmd);
327         }
328         while (1) {
329                 void showstatus(FILE *f, struct vmctl *v);
330                 int c;
331                 vmctl.command = REG_RIP;
332                 printf("RESUME?\n");
333                 c = getchar();
334                 if (c == 'q')
335                         break;
336                 printf("RIP %p, shutdown 0x%x\n", vmctl.regs.tf_rip, vmctl.shutdown);
337                 //showstatus(stdout, &vmctl);
338                 // this will be in a function, someday.
339                 // A rough check: is the GPA 
340                 if ((vmctl.shutdown == 5/*EXIT_REASON_EPT_VIOLATION*/) && ((vmctl.gpa & ~0xfffULL) == virtiobase)) {
341                         printf("DO SOME VIRTIO\n");
342                         virtio_mmio(&vmctl);
343                         vmctl.shutdown = 0;
344                         vmctl.gpa = 0;
345                         vmctl.command = REG_ALL;
346                 }
347                 printf("NOW DO A RESUME\n");
348                 ret = write(fd, &vmctl, sizeof(vmctl));
349                 if (ret != sizeof(vmctl)) {
350                         perror(cmd);
351                 }
352         }
353
354         printf("shared is %d, blob is %d\n", shared, *mmap_blob);
355
356         quit = 1;
357         /* later. 
358         for (int i = 0; i < nr_threads-1; i++) {
359                 int ret;
360                 if (pthread_join(my_threads[i], &my_retvals[i]))
361                         perror("pth_join failed");
362                 printf("%d %d\n", i, ret);
363         }
364  */
365
366         return 0;
367 }