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[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 <vmm/virtio.h>
18 #include <vmm/virtio_mmio.h>
19 #include <vmm/virtio_ids.h>
20
21 /* this test will run the "kernel" in the negative address space. We hope. */
22 int *mmap_blob;
23 unsigned long long stack[1024];
24 volatile int shared = 0;
25 volatile int quit = 0;
26 int mcp = 1;
27
28 #define MiB 0x100000u
29 #define GiB (1u<<30)
30 #define VIRTIOBASE (15*MiB)
31 #define GKERNBASE (16*MiB)
32 #define KERNSIZE (128*MiB+GKERNBASE)
33 uint8_t _kernel[KERNSIZE];
34
35 unsigned long long *p512, *p1, *p2m;
36
37 pthread_t *my_threads;
38 void **my_retvals;
39 int nr_threads = 2;
40 char *line, *consline, *outline;
41 struct scatterlist iov[32];
42 unsigned int inlen, outlen, conslen;
43 /* unlike Linux, this shared struct is for both host and guest. */
44 //      struct virtqueue *constoguest = 
45 //              vring_new_virtqueue(0, 512, 8192, 0, inpages, NULL, NULL, "test");
46 volatile int gaveit = 0, gotitback = 0;
47 struct virtqueue *guesttocons;
48 struct scatterlist out[] = { {NULL, sizeof(outline)}, };
49 struct scatterlist in[] = { {NULL, sizeof(line)}, };
50
51 static inline uint32_t read32(const volatile void *addr)
52 {
53         return *(const volatile uint32_t *)addr;
54 }
55
56 static inline void write32(volatile void *addr, uint32_t value)
57 {
58         *(volatile uint32_t *)addr = value;
59 }
60
61 void dumpvirtio_mmio(FILE *f, void *v)
62 {
63         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE));
64         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_VERSION: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_VERSION));
65         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID));
66         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID));
67         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES));
68         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES_SEL: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES_SEL));
69         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES));
70         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL));
71         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_GUEST_PAGE_SIZE: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_GUEST_PAGE_SIZE));
72         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL));
73         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX));
74         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM));
75         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_ALIGN: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_ALIGN));
76         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_PFN: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_PFN));
77         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_READY: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_READY));
78         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY));
79         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS));
80         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK));
81         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_STATUS: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_STATUS));
82         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_LOW: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_LOW));
83         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_HIGH: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_HIGH));
84         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_AVAIL_LOW: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_AVAIL_LOW));
85         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_AVAIL_HIGH: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_AVAIL_HIGH));
86         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_USED_LOW: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_USED_LOW));
87         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_QUEUE_USED_HIGH: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_USED_HIGH));
88         fprintf(f, "VIRTIO_MMIO_CONFIG_GENERATION: 0x%x\n", read32(v+VIRTIO_MMIO_CONFIG_GENERATION));
89 }
90 static void setupconsole(void *v)
91 {
92         // try to make linux happy.
93         // this is not really endian safe but ... well ... WE'RE ON THE SAME MACHINE
94         write32(v+VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE, ('v' | 'i' << 8 | 'r' << 16 | 't' << 24));
95         // no constant for this is defined anywhere. It's just 1.
96         write32(v+VIRTIO_MMIO_VERSION, 1);
97         write32(v+VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID, VIRTIO_ID_CONSOLE);
98         write32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX, 1);
99         write32(v+VIRTIO_MMIO_QUEUE_PFN, 0);
100 }
101
102 int debug = 1;
103
104 struct ttargs {
105         void *virtio;
106 };
107
108 void *talk_thread(void *arg)
109 {
110         struct ttargs *a = arg;
111         void *v = a->virtio;
112         fprintf(stderr, "talk thread ..\n");
113         uint16_t head;
114         uint32_t vv;
115         int i;
116         int num;
117         return;
118         printf("Sleep 15 seconds\n");
119         uthread_sleep(15);
120         printf("----------------------- TT a %p\n", a);
121         printf("talk thread ttargs %x v %x\n", a, v);
122         
123         if (debug) printf("Spin on console being read, print num queues, halt\n");
124         while ((vv = read32(v+VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES)) == 0) {
125                 printf("no ready ... \n");
126                 if (debug) {
127                         dumpvirtio_mmio(stdout, v);
128                 }
129                 printf("sleep 1 second\n");
130                 uthread_sleep(1);
131         }
132         if (debug)printf("vv %x, set selector %x\n", vv, read32(v + VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL));
133         if (debug) printf("loop forever");
134         while (! quit)
135                 ;
136         for(num = 0;;num++) {
137                 /* host: use any buffers we should have been sent. */
138                 head = wait_for_vq_desc(guesttocons, iov, &outlen, &inlen);
139                 if (debug)
140                         printf("vq desc head %d, gaveit %d gotitback %d\n", head, gaveit, gotitback);
141                 for(i = 0; debug && i < outlen + inlen; i++)
142                         printf("v[%d/%d] v %p len %d\n", i, outlen + inlen, iov[i].v, iov[i].length);
143                 /* host: if we got an output buffer, just output it. */
144                 for(i = 0; i < outlen; i++) {
145                         num++;
146                         printf("Host:%s:\n", (char *)iov[i].v);
147                 }
148                 
149                 if (debug)
150                         printf("outlen is %d; inlen is %d\n", outlen, inlen);
151                 /* host: fill in the writeable buffers. */
152                 for (i = outlen; i < outlen + inlen; i++) {
153                         /* host: read a line. */
154                         memset(consline, 0, 128);
155                         if (1) {
156                                 if (fgets(consline, 4096-256, stdin) == NULL) {
157                                         exit(0);
158                                 } 
159                                 if (debug) printf("GOT A LINE:%s:\n", consline);
160                         } else {
161                                 sprintf(consline, "hi there. %d\n", i);
162                         }
163                         memmove(iov[i].v, consline, strlen(consline)+ 1);
164                         iov[i].length = strlen(consline) + 1;
165                 }
166                 if (debug) printf("call add_used\n");
167                 /* host: now ack that we used them all. */
168                 add_used(guesttocons, head, outlen+inlen);
169                 if (debug) printf("DONE call add_used\n");
170         }
171         fprintf(stderr, "All done\n");
172         return NULL;
173 }
174
175 struct ttargs t;
176         
177
178 int main(int argc, char **argv)
179 {
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         /* kernel has to be in the range VIRTIOBASE to KERNSIZE+GKERNBASE for now. */
191         // mmap is not working for us at present.
192         if ((uint64_t)_kernel > VIRTIOBASE) {
193                 printf("kernel array @%p is above , VIRTIOBASE@%p sucks\n", _kernel, VIRTIOBASE);
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_threads = malloc(sizeof(pthread_t) * nr_threads);
266                 my_retvals = malloc(sizeof(void*) * nr_threads);
267                 if (!(my_retvals && my_threads))
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         t.virtio = (void *)VIRTIOBASE;
283
284         ret = syscall(33, 1);
285         if (ret < 0) {
286                 perror("vm setup");
287                 exit(1);
288         }
289         ret = posix_memalign((void **)&p512, 4096, 3*4096);
290         printf("memalign is %p\n", p512);
291         if (ret) {
292                 perror("ptp alloc");
293                 exit(1);
294         }
295         p1 = &p512[512];
296         p2m = &p512[1024];
297         uint64_t kernbase = 0; //0xffffffff80000000;
298         uint64_t highkernbase = 0xffffffff80000000;
299         p512[PML4(kernbase)] = (unsigned long long)p1 | 7;
300         p1[PML3(kernbase)] = /*0x87; */(unsigned long long)p2m | 7;
301         p512[PML4(highkernbase)] = (unsigned long long)p1 | 7;
302         p1[PML3(highkernbase)] = /*0x87; */(unsigned long long)p2m | 7;
303 #define _2MiB (0x200000)
304         int i;
305         for (i = 0; i < 512; i++) {
306                 p2m[PML2(kernbase + i * _2MiB)] = 0x87 | i * _2MiB;
307         }
308
309         kernbase >>= (0+12);
310         kernbase <<= (0 + 12);
311         uint8_t *kernel = (void *)GKERNBASE;
312         write_coreboot_table(coreboot_tables, ((void *)VIRTIOBASE) /*kernel*/, KERNSIZE + 1048576);
313         hexdump(stdout, coreboot_tables, 512);
314         setupconsole((void *)VIRTIOBASE);
315         hexdump(stdout, (void *)VIRTIOBASE, 128);
316         printf("kernbase for pml4 is 0x%llx and entry is %llx\n", kernbase, entry);
317         printf("p512 %p p512[0] is 0x%lx p1 %p p1[0] is 0x%x\n", p512, p512[0], p1, p1[0]);
318         vmctl.command = REG_RSP_RIP_CR3;
319         vmctl.cr3 = (uint64_t) p512;
320         vmctl.regs.tf_rip = entry;
321         vmctl.regs.tf_rsp = (uint64_t) &stack[1024];
322         if (mcp) {
323                 if (pthread_create(&my_threads[0], NULL, &talk_thread, &t))
324                         perror("pth_create failed");
325         }
326         printf("threads started\n");
327         printf("Writing command :%s:\n", cmd);
328         // sys_getpcoreid
329         ret = write(fd, &vmctl, sizeof(vmctl));
330         if (ret != sizeof(vmctl)) {
331                 perror(cmd);
332         }
333         vmctl.command = RESUME;
334         while (1) {
335                 int c;
336                 printf("RESUME?\n");
337                 c = getchar();
338                 if (c == 'q')
339                         break;
340                 ret = write(fd, &vmctl, sizeof(vmctl));
341                 if (ret != sizeof(vmctl)) {
342                         perror(cmd);
343                 }
344                 printf("RIP %p\n", vmctl.regs.tf_rip);
345         }
346         dumpvirtio_mmio(stdout, (void *)VIRTIOBASE);
347         printf("shared is %d, blob is %d\n", shared, *mmap_blob);
348
349         quit = 1;
350         for (int i = 0; i < nr_threads-1; i++) {
351                 int ret;
352                 if (pthread_join(my_threads[i], &my_retvals[i]))
353                         perror("pth_join failed");
354                 printf("%d %d\n", i, ret);
355         }
356
357         return 0;
358 }