Actual working output now from virtio ring. Time for lots and lots of cleanup.
[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                 (void) getchar();
70                 if (debug)
71                         printf("CCC: vq desc head %d, gaveit %d gotitback %d\n", head, gaveit, gotitback);
72                 for(i = 0; debug && i < outlen + inlen; i++)
73                         printf("CCC: v[%d/%d] v %p len %d\n", i, outlen + inlen, iov[i].v, iov[i].length);
74                 /* host: if we got an output buffer, just output it. */
75                 for(i = 0; i < outlen; i++) {
76                         num++;
77                         printf("CCC: Host:%s:\n", (char *)iov[i].v);
78                 }
79                 
80                 if (debug)
81                         printf("CCC: outlen is %d; inlen is %d\n", outlen, inlen);
82                 /* host: fill in the writeable buffers. */
83                 /* why we're getting these I don't know. */
84                 for (i = outlen; i < outlen + inlen; i++) {
85                         if (debug) fprintf(stderr, "CCC: send back empty writeable");
86                         iov[i].length = 0;
87                 }
88                 if (debug) printf("CCC: call add_used\n");
89                 /* host: now ack that we used them all. */
90                 add_used(v, head, outlen+inlen);
91                 if (debug) printf("CCC: DONE call add_used\n");
92         }
93         fprintf(stderr, "All done\n");
94         return NULL;
95 }
96
97 void *consin(void *arg)
98 {
99
100         fprintf(stderr, "consinput; nothing to do\n");
101 #if 0
102         struct ttargs *a = arg;
103         void *v = a->virtio;
104         fprintf(stderr, "talk thread ..\n");
105         uint16_t head;
106         uint32_t vv;
107         int i;
108         int num;
109         printf("Sleep 15 seconds\n");
110         uthread_sleep(15);
111         printf("----------------------- TT a %p\n", a);
112         printf("talk thread ttargs %x v %x\n", a, v);
113         
114         if (debug) printf("Spin on console being read, print num queues, halt\n");
115         while ((vv = read32(v+VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES)) == 0) {
116                 printf("no ready ... \n");
117                 if (debug) {
118                         dumpvirtio_mmio(stdout, v);
119                 }
120                 printf("sleep 1 second\n");
121                 uthread_sleep(1);
122         }
123         if (debug)printf("vv %x, set selector %x\n", vv, read32(v + VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL));
124         if (debug) printf("loop forever");
125         while (! quit)
126                 ;
127         for(num = 0;;num++) {
128                 /* host: use any buffers we should have been sent. */
129                 head = wait_for_vq_desc(guesttocons, iov, &outlen, &inlen);
130                 if (debug)
131                         printf("vq desc head %d, gaveit %d gotitback %d\n", head, gaveit, gotitback);
132                 for(i = 0; debug && i < outlen + inlen; i++)
133                         printf("v[%d/%d] v %p len %d\n", i, outlen + inlen, iov[i].v, iov[i].length);
134                 /* host: if we got an output buffer, just output it. */
135                 for(i = 0; i < outlen; i++) {
136                         num++;
137                         printf("Host:%s:\n", (char *)iov[i].v);
138                 }
139                 
140                 if (debug)
141                         printf("outlen is %d; inlen is %d\n", outlen, inlen);
142                 /* host: fill in the writeable buffers. */
143                 for (i = outlen; i < outlen + inlen; i++) {
144                         /* host: read a line. */
145                         memset(consline, 0, 128);
146                         if (1) {
147                                 if (fgets(consline, 4096-256, stdin) == NULL) {
148                                         exit(0);
149                                 } 
150                                 if (debug) printf("GOT A LINE:%s:\n", consline);
151                         } else {
152                                 sprintf(consline, "hi there. %d\n", i);
153                         }
154                         memmove(iov[i].v, consline, strlen(consline)+ 1);
155                         iov[i].length = strlen(consline) + 1;
156                 }
157                 if (debug) printf("call add_used\n");
158                 /* host: now ack that we used them all. */
159                 add_used(guesttocons, head, outlen+inlen);
160                 if (debug) printf("DONE call add_used\n");
161         }
162 #endif
163         fprintf(stderr, "All done\n");
164         return NULL;
165 }
166
167 static struct vqdev vqdev= {
168 name: "console",
169 dev: VIRTIO_ID_CONSOLE,
170 device_features: 0, /* Can't do it: linux console device does not support it. VIRTIO_F_VERSION_1*/
171 numvqs: 2,
172 vqs: {
173                 {name: "consin", maxqnum: 64, f: &consin, arg: (void *)0},
174                 {name: "consout", maxqnum: 64, f: consout, arg: (void *)0},
175         }
176 };
177
178 int main(int argc, char **argv)
179 {
180         uint64_t virtiobase = 0x100000000ULL;
181         struct vmctl vmctl;
182         int amt;
183         int vmmflags = VMM_VMCALL_PRINTF;
184         uint64_t entry = 0x1000000, kerneladdress = 0x1000000;
185         int nr_gpcs = 1;
186         int fd = open("#c/vmctl", O_RDWR), ret;
187         void * x;
188         int kfd = -1;
189         static char cmd[512];
190         void *coreboot_tables = (void *) 0x1165000;
191
192         // mmap is not working for us at present.
193         if ((uint64_t)_kernel > GKERNBASE) {
194                 printf("kernel array @%p is above , GKERNBASE@%p sucks\n", _kernel, GKERNBASE);
195                 exit(1);
196         }
197         memset(_kernel, 0, sizeof(_kernel));
198
199         if (fd < 0) {
200                 perror("#cons/sysctl");
201                 exit(1);
202         }
203         argc--,argv++;
204         // switches ...
205         // Sorry, I don't much like the gnu opt parsing code.
206         while (1) {
207                 if (*argv[0] != '-')
208                         break;
209                 switch(argv[0][1]) {
210                 case 'n':
211                         vmmflags &= ~VMM_VMCALL_PRINTF;
212                         break;
213                 default:
214                         printf("BMAFR\n");
215                         break;
216                 }
217                 argc--,argv++;
218         }
219         if (argc < 1) {
220                 fprintf(stderr, "Usage: %s vmimage [-n (no vmcall printf)] [coreboot_tables [loadaddress [entrypoint]]]\n", argv[0]);
221                 exit(1);
222         }
223         if (argc > 1)
224                 coreboot_tables = (void *) strtoull(argv[1], 0, 0);
225         if (argc > 2)
226                 kerneladdress = strtoull(argv[2], 0, 0);
227         if (argc > 3)
228                 entry = strtoull(argv[3], 0, 0);
229         kfd = open(argv[0], O_RDONLY);
230         if (kfd < 0) {
231                 perror(argv[0]);
232                 exit(1);
233         }
234         // read in the kernel.
235         x = (void *)kerneladdress;
236         for(;;) {
237                 amt = read(kfd, x, 1048576);
238                 if (amt < 0) {
239                         perror("read");
240                         exit(1);
241                 }
242                 if (amt == 0) {
243                         break;
244                 }
245                 x += amt;
246         }
247         fprintf(stderr, "Read in %d bytes\n", x-kerneladdress);
248
249         fprintf(stderr, "Run with %d cores and vmmflags 0x%x\n", nr_gpcs, vmmflags);
250         if (ros_syscall(SYS_setup_vmm, nr_gpcs, vmmflags, 0, 0, 0, 0) != nr_gpcs) {
251                 perror("Guest pcore setup failed");
252                 exit(1);
253         }
254         /* blob that is faulted in from the EPT first.  we need this to be in low
255          * memory (not above the normal mmap_break), so the EPT can look it up.
256          * Note that we won't get 4096.  The min is 1MB now, and ld is there. */
257         mmap_blob = mmap((int*)4096, PGSIZE, PROT_READ | PROT_WRITE,
258                          MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
259         if (mmap_blob == MAP_FAILED) {
260                 perror("Unable to mmap");
261                 exit(1);
262         }
263
264         mcp = 1;
265         if (mcp) {
266                 my_retvals = malloc(sizeof(void*) * nr_threads);
267                 if (!my_retvals)
268                         perror("Init threads/malloc");
269
270                 pthread_can_vcore_request(FALSE);       /* 2LS won't manage vcores */
271                 pthread_need_tls(FALSE);
272                 pthread_mcp_init();                                     /* gives us one vcore */
273                 vcore_request(nr_threads - 1);          /* ghetto incremental interface */
274                 for (int i = 0; i < nr_threads; i++) {
275                         x = __procinfo.vcoremap;
276                         printf("%p\n", __procinfo.vcoremap);
277                         printf("Vcore %d mapped to pcore %d\n", i,
278                                 __procinfo.vcoremap[i].pcoreid);
279                 }
280         }
281
282         ret = syscall(33, 1);
283         if (ret < 0) {
284                 perror("vm setup");
285                 exit(1);
286         }
287         ret = posix_memalign((void **)&p512, 4096, 3*4096);
288         printf("memalign is %p\n", p512);
289         if (ret) {
290                 perror("ptp alloc");
291                 exit(1);
292         }
293         p1 = &p512[512];
294         p2m = &p512[1024];
295         uint64_t kernbase = 0; //0xffffffff80000000;
296         uint64_t highkernbase = 0xffffffff80000000;
297         p512[PML4(kernbase)] = (unsigned long long)p1 | 7;
298         p1[PML3(kernbase)] = /*0x87; */(unsigned long long)p2m | 7;
299         p512[PML4(highkernbase)] = (unsigned long long)p1 | 7;
300         p1[PML3(highkernbase)] = /*0x87; */(unsigned long long)p2m | 7;
301 #define _2MiB (0x200000)
302         int i;
303         for (i = 0; i < 512; i++) {
304                 p2m[PML2(kernbase + i * _2MiB)] = 0x87 | i * _2MiB;
305         }
306
307         kernbase >>= (0+12);
308         kernbase <<= (0 + 12);
309         uint8_t *kernel = (void *)GKERNBASE;
310         //write_coreboot_table(coreboot_tables, ((void *)VIRTIOBASE) /*kernel*/, KERNSIZE + 1048576);
311         hexdump(stdout, coreboot_tables, 512);
312         printf("kernbase for pml4 is 0x%llx and entry is %llx\n", kernbase, entry);
313         printf("p512 %p p512[0] is 0x%lx p1 %p p1[0] is 0x%x\n", p512, p512[0], p1, p1[0]);
314         vmctl.command = REG_RSP_RIP_CR3;
315         vmctl.cr3 = (uint64_t) p512;
316         vmctl.regs.tf_rip = entry;
317         vmctl.regs.tf_rsp = (uint64_t) &stack[1024];
318         if (mcp) {
319                 /* set up virtio bits, which depend on threads being enabled. */
320                 register_virtio_mmio(&vqdev, virtio_mmio_base);
321         }
322         printf("threads started\n");
323         printf("Writing command :%s:\n", cmd);
324
325         ret = write(fd, &vmctl, sizeof(vmctl));
326         if (ret != sizeof(vmctl)) {
327                 perror(cmd);
328         }
329         while (1) {
330                 void showstatus(FILE *f, struct vmctl *v);
331                 int c;
332                 vmctl.command = REG_RIP;
333                 printf("RESUME?\n");
334                 //c = getchar();
335                 //if (c == 'q')
336                         //break;
337                 printf("RIP %p, shutdown 0x%x\n", vmctl.regs.tf_rip, vmctl.shutdown);
338                 //showstatus(stdout, &vmctl);
339                 // this will be in a function, someday.
340                 // A rough check: is the GPA 
341                 if ((vmctl.shutdown == 5/*EXIT_REASON_EPT_VIOLATION*/) && ((vmctl.gpa & ~0xfffULL) == virtiobase)) {
342                         printf("DO SOME VIRTIO\n");
343                         virtio_mmio(&vmctl);
344                         vmctl.shutdown = 0;
345                         vmctl.gpa = 0;
346                         vmctl.command = REG_ALL;
347                 }
348                 printf("NOW DO A RESUME\n");
349                 ret = write(fd, &vmctl, sizeof(vmctl));
350                 if (ret != sizeof(vmctl)) {
351                         perror(cmd);
352                 }
353         }
354
355         printf("shared is %d, blob is %d\n", shared, *mmap_blob);
356
357         quit = 1;
358         /* later. 
359         for (int i = 0; i < nr_threads-1; i++) {
360                 int ret;
361                 if (pthread_join(my_threads[i], &my_retvals[i]))
362                         perror("pth_join failed");
363                 printf("%d %d\n", i, ret);
364         }
365  */
366
367         return 0;
368 }