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 LOG_MODULE("BOOT");
  43
  44 extern void _lxinit_main();
  45 void spawn_lxinit();
  46 void _kernel_post_init();
  47
  48 void
  49 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  50
  51 void
  52 lock_reserved_memory();
  53
  54 void
  55 _kernel_pre_init() {
  56     _init_idt();
  57     intr_routine_init();
  58
  59     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  60     vmm_init();
  61     rtc_init();
  62
  63     tty_init((void*)VGA_BUFFER_PADDR);
  64     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  65 }
  66
  67 void
  68 _kernel_init() {
  69     kprintf("[MM] Mem: %d KiB, Extended Mem: %d KiB\n",
  70            _k_init_mb_info->mem_lower,
  71            _k_init_mb_info->mem_upper);
  72
  73     unsigned int map_size = _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  74
  75     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  76
  77     // 为内核创建一个专属栈空间。
  78     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
  79         vmm_alloc_page(KERNEL_PID, (void*)(KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS)), NULL, PG_PREM_RW, 0);
  80     }
  81     kprintf(KINFO "[MM] Allocated %d pages for stack start at %p\n", KSTACK_SIZE>>PG_SIZE_BITS, KSTACK_START);
  82
  83     sched_init();
  84
  85     spawn_lxinit();
  86 }
  87
  88 /**
  89  * @brief 创建并运行init进程
  90  *
  91  */
  92 void spawn_lxinit() {
  93     struct proc_info kinit;
  94     uint32_t* kstack = (uint32_t*)KSTACK_TOP - 4 * 5;
  95
  96     memset(&kinit, 0, sizeof(kinit));
  97     kinit.page_table = (void*) cpu_rcr3();
  98     kinit.parent = -1;
  99     kinit.pid = 1;
 100     kinit.intr_ctx = (isr_param) {
 101         .registers.esp = kstack,
 102         .cs = KCODE_SEG,
 103         .eip = (void*)_kernel_post_init,
 104         .ss = KDATA_SEG,
 105         .eflags = cpu_reflags()
 106     };
 107
 108     /*
 109         因为schedule从设计上是需要在中断环境中执行的
 110         可是我们需要在这里手动调用 schedule，从而使我们的init能够被执行。
 111         所以需要模拟中断产生时的栈里内容。
 112     */
 113     kstack[2] = kinit.intr_ctx.eip;
 114     kstack[3] = kinit.intr_ctx.cs;
 115     kstack[4] = kinit.intr_ctx.eflags;
 116
 117     push_process(&kinit);
 118
 119     schedule();
 120 }
 121
 122 void
 123 _kernel_post_init() {
 124     assert_msg(kalloc_init(), "Fail to initialize heap");
 125
 126     size_t hhk_init_pg_count = ((uintptr_t)(&__init_hhk_end)) >> PG_SIZE_BITS;
 127     kprintf(KINFO "[MM] Releaseing %d pages from 0x0.\n", hhk_init_pg_count);
 128
 129     // Fuck it, I will no longer bother this little 1MiB
 130     // I just release 4 pages for my APIC & IOAPIC remappings
 131     for (size_t i = 0; i < 3; i++) {
 132         vmm_unmap_page(KERNEL_PID, (void*)(i << PG_SIZE_BITS));
 133     }
 134
 135     // 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
 136     lock_reserved_memory();
 137
 138     acpi_init(_k_init_mb_info);
 139     uintptr_t ioapic_addr = acpi_get_context()->madt.ioapic->ioapic_addr;
 140     pmm_mark_page_occupied(KERNEL_PID, FLOOR(__APIC_BASE_PADDR, PG_SIZE_BITS), 0);
 141     pmm_mark_page_occupied(KERNEL_PID, FLOOR(ioapic_addr, PG_SIZE_BITS), 0);
 142
 143     vmm_set_mapping(KERNEL_PID, APIC_BASE_VADDR, __APIC_BASE_PADDR, PG_PREM_RW);
 144     vmm_set_mapping(KERNEL_PID, IOAPIC_BASE_VADDR, ioapic_addr, PG_PREM_RW);
 145
 146     apic_init();
 147     ioapic_init();
 148     timer_init(SYS_TIMER_FREQUENCY_HZ);
 149     clock_init();
 150     ps2_kbd_init();
 151
 152     syscall_install();
 153
 154     for (size_t i = 256; i < hhk_init_pg_count; i++) {
 155         vmm_unmap_page(KERNEL_PID, (void*)(i << PG_SIZE_BITS));
 156     }
 157
 158     _lxinit_main();
 159
 160     spin();
 161 }
 162
 163 void
 164 lock_reserved_memory() {
 165     multiboot_memory_map_t* mmaps = _k_init_mb_info->mmap_addr;
 166     size_t map_size = _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
 167     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 168         multiboot_memory_map_t mmap = mmaps[i];
 169         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 170             continue;
 171         }
 172         uint8_t* pa = PG_ALIGN(mmap.addr_low);
 173         size_t pg_num = CEIL(mmap.len_low, PG_SIZE_BITS);
 174         for (size_t j = 0; j < pg_num; j++)
 175         {
 176             vmm_set_mapping(KERNEL_PID, (pa + (j << PG_SIZE_BITS)), (pa + (j << PG_SIZE_BITS)), PG_PREM_R);
 177         }
 178     }
 179 }
 180
 181 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 182 void
 183 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size) {
 184
 185     // First pass, to mark the physical pages
 186     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 187         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 188         kprintf("[MM] Base: 0x%x, len: %u KiB, type: %u\n",
 189                map[i].addr_low,
 190                map[i].len_low >> 10,
 191                map[i].type);
 192         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 193             // 整数向上取整除法
 194             uintptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 195             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS, map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 196             kprintf(KINFO "[MM] Freed %u pages start from 0x%x\n",
 197                    map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS,
 198                    pg & ~0x0fffU);
 199         }
 200     }
 201
 202     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 203     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 204     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, 0);
 205     kprintf(KINFO "[MM] Allocated %d pages for kernel.\n", pg_count);
 206
 207
 208     size_t vga_buf_pgs = VGA_BUFFER_SIZE >> PG_SIZE_BITS;
 209
 210     // 首先，标记VGA部分为已占用
 211     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, VGA_BUFFER_PADDR >> PG_SIZE_BITS, vga_buf_pgs, 0);
 212
 213     // 重映射VGA文本缓冲区（以后会变成显存，i.e., framebuffer）
 214     for (size_t i = 0; i < vga_buf_pgs; i++)
 215     {
 216         vmm_map_page(
 217             KERNEL_PID,
 218             (void*)(VGA_BUFFER_VADDR + (i << PG_SIZE_BITS)),
 219             (void*)(VGA_BUFFER_PADDR + (i << PG_SIZE_BITS)),
 220             PG_PREM_RW
 221         );
 222     }
 223
 224     // 更新VGA缓冲区位置至虚拟地址
 225     tty_set_buffer((void*)VGA_BUFFER_VADDR);
 226
 227     kprintf(KINFO "[MM] Mapped VGA to %p.\n", VGA_BUFFER_VADDR);
 228 }