lunaix-os/kernel/k_init.c

   1 #include <lunaix/common.h>
   2 #include <lunaix/tty/tty.h>
   3
   4 #include <lunaix/device.h>
   5 #include <lunaix/foptions.h>
   6 #include <lunaix/input.h>
   7 #include <lunaix/isrm.h>
   8 #include <lunaix/lxconsole.h>
   9 #include <lunaix/mm/mmio.h>
  10 #include <lunaix/mm/page.h>
  11 #include <lunaix/mm/pmm.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/types.h>
  17
  18 #include <arch/x86/boot/multiboot.h>
  19 #include <arch/x86/idt.h>
  20 #include <arch/x86/interrupts.h>
  21
  22 #include <klibc/stdio.h>
  23 #include <klibc/string.h>
  24
  25 extern uint8_t __kernel_start;
  26 extern uint8_t __kernel_end;
  27 extern uint8_t __init_hhk_end;
  28
  29 #define PP_KERN_SHARED (PP_FGSHARED | PP_TKERN)
  30
  31 // Set remotely by kernel/asm/x86/prologue.S
  32 multiboot_info_t* _k_init_mb_info;
  33
  34 x86_page_table* __kernel_ptd;
  35
  36 extern void
  37 __proc0(); /* proc0.c */
  38
  39 void
  40 spawn_proc0();
  41
  42 void
  43 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  44
  45 void
  46 _kernel_pre_init()
  47 {
  48     // interrupts
  49     _init_idt();
  50     isrm_init();
  51     intr_routine_init();
  52
  53     // memory
  54     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  55     vmm_init();
  56
  57     unsigned int map_size =
  58       _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  59
  60     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  61 }
  62
  63 void
  64 _kernel_init()
  65 {
  66     int errno = 0;
  67
  68     // allocators
  69     cake_init();
  70     valloc_init();
  71
  72     sched_init();
  73
  74     // crt
  75     tty_init(ioremap(VGA_FRAMEBUFFER, PG_SIZE));
  76     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  77
  78     // file system & device subsys
  79     vfs_init();
  80     fsm_init();
  81     input_init();
  82
  83     vfs_export_attributes();
  84
  85     lxconsole_init();
  86
  87     if ((errno = vfs_mount_root("ramfs", NULL))) {
  88         panickf("Fail to mount root. (errno=%d)", errno);
  89     }
  90
  91     vfs_mount("/dev", "devfs", NULL, 0);
  92     vfs_mount("/sys", "twifs", NULL, MNT_RO);
  93     vfs_mount("/task", "taskfs", NULL, MNT_RO);
  94
  95     lxconsole_spawn_ttydev();
  96     device_init_builtin();
  97
  98     syscall_install();
  99
 100     spawn_proc0();
 101 }
 102
 103 /**
 104  * @brief 创建并运行proc0进程
 105  *
 106  */
 107 void
 108 spawn_proc0()
 109 {
 110     struct proc_info* proc0 = alloc_process();
 111
 112     /**
 113      * @brief
 114      * 注意：这里和视频中说的不一样，属于我之后的一点微调。
 115      * 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
 116      *
 117      * 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，
 118      * 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
 119      * Behaviour）。 为了保险起见，有两种办法：
 120      *      1. 在创建proc0进程前关闭中断
 121      *      2. 将_kernel_post_init搬进proc0进程
 122      * （_kernel_post_init已经更名为init_platform）
 123      *
 124      * 目前的解决方案是2
 125      */
 126
 127     proc0->intr_ctx = (isr_param){ .registers = { .ds = KDATA_SEG,
 128                                                   .es = KDATA_SEG,
 129                                                   .fs = KDATA_SEG,
 130                                                   .gs = KDATA_SEG },
 131                                    .cs = KCODE_SEG,
 132                                    .eip = (void*)__proc0,
 133                                    .ss = KDATA_SEG,
 134                                    .eflags = cpu_reflags() };
 135     proc0->parent = proc0;
 136
 137     // 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！
 138     // cpu_disable_interrupt();
 139
 140     /* Ok... 首先fork进我们的零号进程，而后由那里，我们fork进init进程。 */
 141
 142     // 把当前虚拟地址空间（内核）复制一份。
 143     proc0->page_table = vmm_dup_vmspace(proc0->pid);
 144
 145     // 直接切换到新的拷贝，进行配置。
 146     cpu_lcr3(proc0->page_table);
 147
 148     // 为内核创建一个专属栈空间。
 149     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
 150         uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, 0);
 151         vmm_set_mapping(PD_REFERENCED,
 152                         KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS),
 153                         pa,
 154                         PG_PREM_RW,
 155                         VMAP_NULL);
 156     }
 157
 158     // 手动设置进程上下文：用于第一次调度
 159     asm volatile("movl %%esp, %%ebx\n"
 160                  "movl %1, %%esp\n"
 161                  "pushf\n"
 162                  "pushl %2\n"
 163                  "pushl %3\n"
 164                  "pushl $0\n"
 165                  "pushl $0\n"
 166                  "movl %%esp, %0\n"
 167                  "movl %%ebx, %%esp\n"
 168                  : "=m"(proc0->intr_ctx.registers.esp)
 169                  : "i"(KSTACK_TOP), "i"(KCODE_SEG), "r"(proc0->intr_ctx.eip)
 170                  : "%ebx", "memory");
 171
 172     // 加载x87默认配置
 173     asm volatile("fninit\n"
 174                  "fxsave (%%eax)" ::"a"(proc0->fxstate)
 175                  : "memory");
 176
 177     // 向调度器注册进程。
 178     commit_process(proc0);
 179
 180     // 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
 181     proc0->state = PS_RUNNING;
 182     asm volatile("pushl %0\n"
 183                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc0));
 184
 185     /* Should not return */
 186     assert_msg(0, "Unexpected Return");
 187 }
 188
 189 extern void __usrtext_start;
 190 extern void __usrtext_end;
 191
 192 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 193 void
 194 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size)
 195 {
 196
 197     // First pass, to mark the physical pages
 198     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 199         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 200         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 201             // 整数向上取整除法
 202             uintptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 203             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS,
 204                                 map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 205         }
 206     }
 207
 208     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 209     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 210     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, PP_FGLOCKED);
 211
 212     for (uintptr_t i = &__usrtext_start; i < &__usrtext_end; i += PG_SIZE) {
 213         vmm_set_mapping(PD_REFERENCED, i, V2P(i), PG_PREM_UR, VMAP_NULL);
 214     }
 215
 216     // reserve higher half
 217     for (size_t i = L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE); i < 1023; i++) {
 218         assert(vmm_set_mapping(PD_REFERENCED, i << 22, 0, 0, VMAP_NOMAP));
 219     }
 220 }