lunaix-os/kernel/k_init.c

   1 #include <lunaix/common.h>
   2 #include <lunaix/tty/tty.h>
   3
   4 #include <lunaix/mm/page.h>
   5 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   6 #include <lunaix/mm/vmm.h>
   7 #include <lunaix/mm/kalloc.h>
   8 #include <lunaix/spike.h>
   9 #include <lunaix/syslog.h>
  10 #include <lunaix/timer.h>
  11 #include <lunaix/clock.h>
  12 #include <lunaix/peripheral/ps2kbd.h>
  13 #include <lunaix/process.h>
  14 #include <lunaix/sched.h>
  15 #include <lunaix/syscall.h>
  16
  17 #include <hal/rtc.h>
  18 #include <hal/apic.h>
  19 #include <hal/ioapic.h>
  20 #include <hal/acpi/acpi.h>
  21
  22 #include <arch/x86/boot/multiboot.h>
  23 #include <arch/x86/idt.h>
  24 #include <arch/x86/interrupts.h>
  25
  26 #include <klibc/stdio.h>
  27 #include <klibc/string.h>
  28
  29 #include <stdint.h>
  30 #include <stddef.h>
  31
  32
  33 extern uint8_t __kernel_start;
  34 extern uint8_t __kernel_end;
  35 extern uint8_t __init_hhk_end;
  36
  37 #define PP_KERN_SHARED (PP_FGSHARED | PP_TKERN)
  38
  39 // Set remotely by kernel/asm/x86/prologue.S
  40 multiboot_info_t* _k_init_mb_info;
  41
  42 x86_page_table* __kernel_ptd;
  43
  44 struct proc_info tmp;
  45
  46 LOG_MODULE("BOOT");
  47
  48 extern void _lxinit_main();
  49 void spawn_lxinit();
  50 void _kernel_post_init();
  51
  52 void
  53 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  54
  55 void
  56 lock_reserved_memory();
  57
  58 void
  59 _kernel_pre_init() {
  60     _init_idt();
  61     intr_routine_init();
  62
  63     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  64     vmm_init();
  65     rtc_init();
  66
  67     tty_init((void*)VGA_BUFFER_PADDR);
  68     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  69
  70     __kernel_ptd = cpu_rcr3();
  71
  72     tmp = (struct proc_info) {
  73         .page_table = __kernel_ptd
  74     };
  75
  76     __current = &tmp;
  77 }
  78
  79 void
  80 _kernel_init() {
  81     kprintf("[MM] Mem: %d KiB, Extended Mem: %d KiB\n",
  82            _k_init_mb_info->mem_lower,
  83            _k_init_mb_info->mem_upper);
  84
  85     unsigned int map_size = _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  86
  87     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  88
  89     // 为内核创建一个专属栈空间。
  90     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
  91         vmm_alloc_page(KERNEL_PID, (void*)(KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS)), NULL, PG_PREM_RW, 0);
  92     }
  93     kprintf(KINFO "[MM] Allocated %d pages for stack start at %p\n", KSTACK_SIZE>>PG_SIZE_BITS, KSTACK_START);
  94
  95     sched_init();
  96 }
  97
  98 /**
  99  * @brief 创建并运行init进程
 100  *
 101  */
 102 void spawn_lxinit() {
 103     struct proc_info kinit;
 104
 105     memset(&kinit, 0, sizeof(kinit));
 106     kinit.parent = (void*)0;
 107     kinit.pid = 1;
 108     kinit.intr_ctx = (isr_param) {
 109         .registers.esp = KSTACK_TOP - 20,
 110         .cs = KCODE_SEG,
 111         .eip = (void*)_lxinit_main,
 112         .ss = KDATA_SEG,
 113         .eflags = cpu_reflags()
 114     };
 115
 116     setup_proc_mem(&kinit, PD_REFERENCED);
 117
 118     // Ok... 准备fork进我们的init进程
 119     /*
 120         这里是一些栈的设置，因为我们将切换到一个新的地址空间里，并且使用一个全新的栈。
 121         让iret满意！
 122     */
 123     asm volatile(
 124         "movl %%cr3, %%eax\n"
 125         "movl %%esp, %%ebx\n"
 126         "movl %0, %%cr3\n"
 127         "movl %1, %%esp\n"
 128         "pushf\n"
 129         "pushl %2\n"
 130         "pushl %3\n"
 131         "pushl $0\n"
 132         "pushl $0\n"
 133         "movl %%eax, %%cr3\n"
 134         "movl %%ebx, %%esp\n"
 135         ::"r"(kinit.page_table), "i"(KSTACK_TOP), "i"(KCODE_SEG), "r"(kinit.intr_ctx.eip)
 136         :"%eax", "%ebx", "memory"
 137     );
 138
 139     // 向调度器注册进程，然后这里阻塞等待调度器调度就好了。
 140     push_process(&kinit);
 141
 142 }
 143
 144 void
 145 _kernel_post_init() {
 146     assert_msg(kalloc_init(), "Fail to initialize heap");
 147
 148     size_t hhk_init_pg_count = ((uintptr_t)(&__init_hhk_end)) >> PG_SIZE_BITS;
 149     kprintf(KINFO "[MM] Releaseing %d pages from 0x0.\n", hhk_init_pg_count);
 150
 151     // Fuck it, I will no longer bother this little 1MiB
 152     // I just release 4 pages for my APIC & IOAPIC remappings
 153     for (size_t i = 0; i < 3; i++) {
 154         vmm_unmap_page(KERNEL_PID, (void*)(i << PG_SIZE_BITS));
 155     }
 156
 157     // 锁定所有系统预留页（内存映射IO，ACPI之类的），并且进行1:1映射
 158     lock_reserved_memory();
 159
 160     acpi_init(_k_init_mb_info);
 161     uintptr_t ioapic_addr = acpi_get_context()->madt.ioapic->ioapic_addr;
 162     pmm_mark_page_occupied(KERNEL_PID, FLOOR(__APIC_BASE_PADDR, PG_SIZE_BITS), 0);
 163     pmm_mark_page_occupied(KERNEL_PID, FLOOR(ioapic_addr, PG_SIZE_BITS), 0);
 164
 165     vmm_set_mapping(KERNEL_PID, APIC_BASE_VADDR, __APIC_BASE_PADDR, PG_PREM_RW);
 166     vmm_set_mapping(KERNEL_PID, IOAPIC_BASE_VADDR, ioapic_addr, PG_PREM_RW);
 167
 168     apic_init();
 169     ioapic_init();
 170     timer_init(SYS_TIMER_FREQUENCY_HZ);
 171     clock_init();
 172     ps2_kbd_init();
 173
 174     syscall_install();
 175
 176     for (size_t i = 256; i < hhk_init_pg_count; i++) {
 177         vmm_unmap_page(KERNEL_PID, (void*)(i << PG_SIZE_BITS));
 178     }
 179
 180     spawn_lxinit();
 181
 182     spin();
 183 }
 184
 185 void
 186 lock_reserved_memory() {
 187     multiboot_memory_map_t* mmaps = _k_init_mb_info->mmap_addr;
 188     size_t map_size = _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
 189     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 190         multiboot_memory_map_t mmap = mmaps[i];
 191         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 192             continue;
 193         }
 194         uint8_t* pa = PG_ALIGN(mmap.addr_low);
 195         size_t pg_num = CEIL(mmap.len_low, PG_SIZE_BITS);
 196         for (size_t j = 0; j < pg_num; j++)
 197         {
 198             vmm_set_mapping(KERNEL_PID, (pa + (j << PG_SIZE_BITS)), (pa + (j << PG_SIZE_BITS)), PG_PREM_R);
 199         }
 200     }
 201 }
 202
 203 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 204 void
 205 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size) {
 206
 207     // First pass, to mark the physical pages
 208     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 209         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 210         kprintf("[MM] Base: 0x%x, len: %u KiB, type: %u\n",
 211                map[i].addr_low,
 212                map[i].len_low >> 10,
 213                map[i].type);
 214         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 215             // 整数向上取整除法
 216             uintptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 217             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS, map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 218             kprintf(KINFO "[MM] Freed %u pages start from 0x%x\n",
 219                    map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS,
 220                    pg & ~0x0fffU);
 221         }
 222     }
 223
 224     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 225     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 226     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, 0);
 227     kprintf(KINFO "[MM] Allocated %d pages for kernel.\n", pg_count);
 228
 229
 230     size_t vga_buf_pgs = VGA_BUFFER_SIZE >> PG_SIZE_BITS;
 231
 232     // 首先，标记VGA部分为已占用
 233     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, VGA_BUFFER_PADDR >> PG_SIZE_BITS, vga_buf_pgs, 0);
 234
 235     // 重映射VGA文本缓冲区（以后会变成显存，i.e., framebuffer）
 236     for (size_t i = 0; i < vga_buf_pgs; i++)
 237     {
 238         vmm_map_page(
 239             KERNEL_PID,
 240             (void*)(VGA_BUFFER_VADDR + (i << PG_SIZE_BITS)),
 241             (void*)(VGA_BUFFER_PADDR + (i << PG_SIZE_BITS)),
 242             PG_PREM_URW
 243         );
 244     }
 245
 246     // 更新VGA缓冲区位置至虚拟地址
 247     tty_set_buffer((void*)VGA_BUFFER_VADDR);
 248
 249     kprintf(KINFO "[MM] Mapped VGA to %p.\n", VGA_BUFFER_VADDR);
 250 }