lunaix-os/kernel/kinit.c

   1 #include <lunaix/common.h>
   2 #include <lunaix/device.h>
   3 #include <lunaix/foptions.h>
   4 #include <lunaix/input.h>
   5 #include <lunaix/isrm.h>
   6 #include <lunaix/lxconsole.h>
   7 #include <lunaix/mm/cake.h>
   8 #include <lunaix/mm/mmio.h>
   9 #include <lunaix/mm/page.h>
  10 #include <lunaix/mm/pmm.h>
  11 #include <lunaix/mm/valloc.h>
  12 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  13 #include <lunaix/process.h>
  14 #include <lunaix/sched.h>
  15 #include <lunaix/spike.h>
  16 #include <lunaix/syscall.h>
  17 #include <lunaix/tty/tty.h>
  18 #include <lunaix/types.h>
  19
  20 #include <arch/abi.h>
  21 #include <arch/exception.h>
  22 #include <arch/i386/boot/multiboot.h>
  23 #include <arch/i386/interrupts.h>
  24
  25 #include <klibc/stdio.h>
  26 #include <klibc/string.h>
  27
  28 extern u8_t __kernel_start;
  29 extern u8_t __kernel_end;
  30 extern u8_t __init_hhk_end;
  31
  32 #define PP_KERN_SHARED (PP_FGSHARED | PP_TKERN)
  33
  34 // Set remotely by kernel/asm/x86/prologue.S
  35 multiboot_info_t* _k_init_mb_info;
  36
  37 x86_page_table* __kernel_ptd;
  38
  39 extern void
  40 __proc0(); /* proc0.c */
  41
  42 void
  43 spawn_proc0();
  44
  45 void
  46 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  47
  48 void
  49 _kernel_pre_init()
  50 {
  51     // interrupts
  52     exception_init();
  53
  54     // memory
  55     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  56     vmm_init();
  57
  58     unsigned int map_size =
  59       _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  60
  61     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  62 }
  63
  64 void
  65 _kernel_init()
  66 {
  67     int errno = 0;
  68
  69     // allocators
  70     cake_init();
  71     valloc_init();
  72
  73     sched_init();
  74
  75     // crt
  76     tty_init(ioremap(VGA_FRAMEBUFFER, PG_SIZE));
  77     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  78
  79     // file system & device subsys
  80     vfs_init();
  81     fsm_init();
  82     input_init();
  83
  84     vfs_export_attributes();
  85
  86     lxconsole_init();
  87
  88     if ((errno = vfs_mount_root("ramfs", NULL))) {
  89         panickf("Fail to mount root. (errno=%d)", errno);
  90     }
  91
  92     vfs_mount("/dev", "devfs", NULL, 0);
  93     vfs_mount("/sys", "twifs", NULL, MNT_RO);
  94     vfs_mount("/task", "taskfs", NULL, MNT_RO);
  95
  96     lxconsole_spawn_ttydev();
  97     device_init_builtin();
  98
  99     syscall_install();
 100
 101     spawn_proc0();
 102 }
 103
 104 /**
 105  * @brief 创建并运行proc0进程
 106  *
 107  */
 108 void
 109 spawn_proc0()
 110 {
 111     struct proc_info* proc0 = alloc_process();
 112
 113     /**
 114      * @brief
 115      * 注意：这里和视频中说的不一样，属于我之后的一点微调。
 116      * 在视频中，spawn_proc0是在_kernel_post_init的末尾才调用的。并且是直接跳转到_proc0
 117      *
 118      * 但是我后来发现，上述的方法会产生竞态条件。这是因为spawn_proc0被调用的时候，时钟中断已经开启，
 119      * 而中断的产生会打乱栈的布局，从而使得下面的上下文设置代码产生未定义行为（Undefined
 120      * Behaviour）。 为了保险起见，有两种办法：
 121      *      1. 在创建proc0进程前关闭中断
 122      *      2. 将_kernel_post_init搬进proc0进程
 123      * （_kernel_post_init已经更名为init_platform）
 124      *
 125      * 目前的解决方案是2
 126      */
 127
 128     proc0->parent = proc0;
 129
 130     // 方案1：必须在读取eflags之后禁用。否则当进程被调度时，中断依然是关闭的！
 131     // cpu_disable_interrupt();
 132
 133     /* Ok... 首先fork进我们的零号进程，而后由那里，我们fork进init进程。 */
 134
 135     // 把当前虚拟地址空间（内核）复制一份。
 136     proc0->page_table = vmm_dup_vmspace(proc0->pid);
 137
 138     // 直接切换到新的拷贝，进行配置。
 139     cpu_chvmspace(proc0->page_table);
 140
 141     // 为内核创建一个专属栈空间。
 142     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
 143         ptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, 0);
 144         vmm_set_mapping(VMS_SELF,
 145                         KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS),
 146                         pa,
 147                         PG_PREM_RW,
 148                         VMAP_NULL);
 149     }
 150
 151     proc_init_transfer(proc0, KSTACK_TOP, (ptr_t)__proc0, 0);
 152
 153     // 向调度器注册进程。
 154     commit_process(proc0);
 155
 156     // 由于时钟中断与APIC未就绪，我们需要手动进行第一次调度。这里也会同时隐式地恢复我们的eflags.IF位
 157     proc0->state = PS_RUNNING;
 158     asm volatile("pushl %0\n"
 159                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc0));
 160
 161     /* Should not return */
 162     assert_msg(0, "Unexpected Return");
 163 }
 164
 165 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 166 void
 167 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size)
 168 {
 169
 170     // First pass, to mark the physical pages
 171     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 172         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 173         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 174             // 整数向上取整除法
 175             ptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 176             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS,
 177                                 map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 178         }
 179     }
 180
 181     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 182     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 183     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, PP_FGLOCKED);
 184
 185     // reserve higher half
 186     for (size_t i = L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE); i < 1023; i++) {
 187         assert(vmm_set_mapping(VMS_SELF, i << 22, 0, 0, VMAP_NOMAP));
 188     }
 189 }