lunaix-os/kernel/k_init.c

   1 #include <lunaix/common.h>
   2 #include <lunaix/tty/tty.h>
   3
   4 #include <lunaix/clock.h>
   5 #include <lunaix/mm/kalloc.h>
   6 #include <lunaix/mm/page.h>
   7 #include <lunaix/mm/pmm.h>
   8 #include <lunaix/mm/vmm.h>
   9 #include <lunaix/process.h>
  10 #include <lunaix/sched.h>
  11 #include <lunaix/spike.h>
  12 #include <lunaix/syslog.h>
  13 #include <lunaix/timer.h>
  14
  15 #include <hal/rtc.h>
  16
  17 #include <arch/x86/boot/multiboot.h>
  18 #include <arch/x86/idt.h>
  19 #include <arch/x86/interrupts.h>
  20
  21 #include <klibc/stdio.h>
  22 #include <klibc/string.h>
  23
  24 #include <stddef.h>
  25 #include <stdint.h>
  26
  27 extern uint8_t __kernel_start;
  28 extern uint8_t __kernel_end;
  29 extern uint8_t __init_hhk_end;
  30
  31 #define PP_KERN_SHARED (PP_FGSHARED | PP_TKERN)
  32
  33 // Set remotely by kernel/asm/x86/prologue.S
  34 multiboot_info_t* _k_init_mb_info;
  35
  36 x86_page_table* __kernel_ptd;
  37
  38 struct proc_info tmp;
  39
  40 LOG_MODULE("BOOT");
  41
  42 extern void
  43 __proc0(); /* proc0.c */
  44
  45 void
  46 spawn_proc0();
  47
  48 void
  49 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  50
  51 void
  52 _kernel_pre_init()
  53 {
  54     _init_idt();
  55     intr_routine_init();
  56
  57     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  58     vmm_init();
  59     rtc_init();
  60
  61     tty_init((void*)VGA_BUFFER_PADDR);
  62     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  63
  64     __kernel_ptd = cpu_rcr3();
  65
  66     tmp = (struct proc_info){ .page_table = __kernel_ptd };
  67
  68     __current = &tmp;
  69 }
  70
  71 void
  72 _kernel_init()
  73 {
  74     kprintf("[MM] Mem: %d KiB, Extended Mem: %d KiB\n",
  75             _k_init_mb_info->mem_lower,
  76             _k_init_mb_info->mem_upper);
  77
  78     unsigned int map_size =
  79       _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  80
  81     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  82
  83     // 为内核创建一个专属栈空间。
  84     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
  85         vmm_alloc_page(KERNEL_PID,
  86                        (void*)(KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS)),
  87                        NULL,
  88                        PG_PREM_RW,
  89                        0);
  90     }
  91     kprintf(KINFO "[MM] Allocated %d pages for stack start at %p\n",
  92             KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS,
  93             KSTACK_START);
  94
  95     sched_init();
  96
  97     spawn_proc0();
  98 }
  99
 100 /**
 101  * @brief 创建并运行proc0进程
 102  *
 103  */
 104 void
 105 spawn_proc0()
 106 {
 107     struct proc_info proc0;
 108
 109     /**
 110      * @brief
 111      * 注意：这里和视频中说的不一样，属于我之后的一点微调。
 112      * 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
 113      *
 114      * 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，
 115      * 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
 116      * Behaviour）。 为了保险起见，有两种办法：
 117      *      1. 在创建proc0进程前关闭中断
 118      *      2. 将_kernel_post_init搬进proc0进程
 119      * （_kernel_post_init已经更名为init_platform）
 120      *
 121      * 目前的解决方案是2
 122      */
 123
 124     init_proc(&proc0);
 125     proc0.intr_ctx = (isr_param){ .registers = { .ds = KDATA_SEG,
 126                                                  .es = KDATA_SEG,
 127                                                  .fs = KDATA_SEG,
 128                                                  .gs = KDATA_SEG },
 129                                   .cs = KCODE_SEG,
 130                                   .eip = (void*)__proc0,
 131                                   .ss = KDATA_SEG,
 132                                   .eflags = cpu_reflags() };
 133
 134     // 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！
 135     // cpu_disable_interrupt();
 136
 137     setup_proc_mem(&proc0, PD_REFERENCED);
 138
 139     // Ok... 首先fork进我们的零号进程，而后由那里，我们fork进init进程。
 140     /*
 141         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。
 142         让iret满意！
 143     */
 144     asm volatile("movl %%cr3, %%eax\n"
 145                  "movl %%esp, %%ebx\n"
 146                  "movl %1, %%cr3\n"
 147                  "movl %2, %%esp\n"
 148                  "pushf\n"
 149                  "pushl %3\n"
 150                  "pushl %4\n"
 151                  "pushl $0\n"
 152                  "pushl $0\n"
 153                  "movl %%esp, %0\n"
 154                  "movl %%eax, %%cr3\n"
 155                  "movl %%ebx, %%esp\n"
 156                  : "=m"(proc0.intr_ctx.registers.esp)
 157                  : "r"(proc0.page_table),
 158                    "i"(KSTACK_TOP),
 159                    "i"(KCODE_SEG),
 160                    "r"(proc0.intr_ctx.eip)
 161                  : "%eax", "%ebx", "memory");
 162
 163     // 向调度器注册进程。
 164     push_process(&proc0);
 165
 166     // 由于时钟中断未就绪，我们需要手动通知调度器进行第一次调度。这里也会同时隐式地恢复我们的eflags.IF位
 167     schedule();
 168
 169     /* Should not return */
 170     assert_msg(0, "Unexpected Return");
 171 }
 172
 173 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 174 void
 175 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size)
 176 {
 177
 178     // First pass, to mark the physical pages
 179     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 180         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 181         kprintf("[MM] Base: 0x%x, len: %u KiB, type: %u\n",
 182                 map[i].addr_low,
 183                 map[i].len_low >> 10,
 184                 map[i].type);
 185         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 186             // 整数向上取整除法
 187             uintptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 188             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS,
 189                                 map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 190             kprintf(KINFO "[MM] Freed %u pages start from 0x%x\n",
 191                     map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS,
 192                     pg & ~0x0fffU);
 193         }
 194     }
 195
 196     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 197     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 198     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, 0);
 199     kprintf(KINFO "[MM] Allocated %d pages for kernel.\n", pg_count);
 200
 201     size_t vga_buf_pgs = VGA_BUFFER_SIZE >> PG_SIZE_BITS;
 202
 203     // 首先，标记VGA部分为已占用
 204     pmm_mark_chunk_occupied(
 205       KERNEL_PID, VGA_BUFFER_PADDR >> PG_SIZE_BITS, vga_buf_pgs, 0);
 206
 207     // 重映射VGA文本缓冲区（以后会变成显存，i.e., framebuffer）
 208     for (size_t i = 0; i < vga_buf_pgs; i++) {
 209         vmm_map_page(KERNEL_PID,
 210                      (void*)(VGA_BUFFER_VADDR + (i << PG_SIZE_BITS)),
 211                      (void*)(VGA_BUFFER_PADDR + (i << PG_SIZE_BITS)),
 212                      PG_PREM_URW);
 213     }
 214
 215     // 更新VGA缓冲区位置至虚拟地址
 216     tty_set_buffer((void*)VGA_BUFFER_VADDR);
 217
 218     kprintf(KINFO "[MM] Mapped VGA to %p.\n", VGA_BUFFER_VADDR);
 219 }