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/lxconsole.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/types.h>
  13
  14 #include <arch/x86/boot/multiboot.h>
  15 #include <arch/x86/idt.h>
  16 #include <arch/x86/interrupts.h>
  17
  18 #include <klibc/stdio.h>
  19 #include <klibc/string.h>
  20
  21 extern uint8_t __kernel_start;
  22 extern uint8_t __kernel_end;
  23 extern uint8_t __init_hhk_end;
  24
  25 #define PP_KERN_SHARED (PP_FGSHARED | PP_TKERN)
  26
  27 // Set remotely by kernel/asm/x86/prologue.S
  28 multiboot_info_t* _k_init_mb_info;
  29
  30 x86_page_table* __kernel_ptd;
  31
  32 struct proc_info tmp;
  33
  34 extern void
  35 __proc0(); /* proc0.c */
  36
  37 void
  38 spawn_proc0();
  39
  40 void
  41 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  42
  43 void
  44 _kernel_pre_init()
  45 {
  46     _init_idt();
  47     intr_routine_init();
  48
  49     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  50     vmm_init();
  51
  52     unsigned int map_size =
  53       _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  54
  55     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  56
  57     tty_init((void*)VGA_BUFFER_VADDR);
  58     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  59
  60     __kernel_ptd = cpu_rcr3();
  61
  62     tmp = (struct proc_info){ .page_table = __kernel_ptd };
  63
  64     __current = &tmp;
  65 }
  66
  67 void
  68 _kernel_init()
  69 {
  70     int errno = 0;
  71     cake_init();
  72     valloc_init();
  73
  74     vfs_init();
  75     fsm_init();
  76
  77     device_init();
  78
  79     if ((errno = vfs_mount_root("ramfs", NULL))) {
  80         panickf("Fail to mount root. (errno=%d)", errno);
  81     }
  82
  83     // FIXME replace with more specific fs for device.
  84     vfs_mount("/dev", "twifs", NULL);
  85
  86     lxconsole_init();
  87
  88     sched_init();
  89
  90     spawn_proc0();
  91 }
  92
  93 /**
  94  * @brief 创建并运行proc0进程
  95  *
  96  */
  97 void
  98 spawn_proc0()
  99 {
 100     struct proc_info* proc0 = alloc_process();
 101
 102     /**
 103      * @brief
 104      * 注意：这里和视频中说的不一样，属于我之后的一点微调。
 105      * 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
 106      *
 107      * 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，
 108      * 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
 109      * Behaviour）。 为了保险起见，有两种办法：
 110      *      1. 在创建proc0进程前关闭中断
 111      *      2. 将_kernel_post_init搬进proc0进程
 112      * （_kernel_post_init已经更名为init_platform）
 113      *
 114      * 目前的解决方案是2
 115      */
 116
 117     proc0->intr_ctx = (isr_param){ .registers = { .ds = KDATA_SEG,
 118                                                   .es = KDATA_SEG,
 119                                                   .fs = KDATA_SEG,
 120                                                   .gs = KDATA_SEG },
 121                                    .cs = KCODE_SEG,
 122                                    .eip = (void*)__proc0,
 123                                    .ss = KDATA_SEG,
 124                                    .eflags = cpu_reflags() };
 125     proc0->parent = proc0;
 126
 127     // 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！
 128     // cpu_disable_interrupt();
 129
 130     /* Ok... 首先fork进我们的零号进程，而后由那里，我们fork进init进程。 */
 131
 132     // 把当前虚拟地址空间（内核）复制一份。
 133     proc0->page_table = vmm_dup_vmspace(proc0->pid);
 134
 135     // 直接切换到新的拷贝，进行配置。
 136     cpu_lcr3(proc0->page_table);
 137
 138     // 为内核创建一个专属栈空间。
 139     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
 140         uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, 0);
 141         vmm_set_mapping(PD_REFERENCED,
 142                         KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS),
 143                         pa,
 144                         PG_PREM_RW,
 145                         VMAP_NULL);
 146     }
 147
 148     // 手动设置进程上下文：用于第一次调度
 149     asm volatile("movl %%esp, %%ebx\n"
 150                  "movl %1, %%esp\n"
 151                  "pushf\n"
 152                  "pushl %2\n"
 153                  "pushl %3\n"
 154                  "pushl $0\n"
 155                  "pushl $0\n"
 156                  "movl %%esp, %0\n"
 157                  "movl %%ebx, %%esp\n"
 158                  : "=m"(proc0->intr_ctx.registers.esp)
 159                  : "i"(KSTACK_TOP), "i"(KCODE_SEG), "r"(proc0->intr_ctx.eip)
 160                  : "%ebx", "memory");
 161
 162     // 向调度器注册进程。
 163     commit_process(proc0);
 164
 165     // 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
 166     proc0->state = PS_RUNNING;
 167     asm volatile("pushl %0\n"
 168                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc0));
 169
 170     /* Should not return */
 171     assert_msg(0, "Unexpected Return");
 172 }
 173
 174 extern void __usrtext_start;
 175 extern void __usrtext_end;
 176
 177 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 178 void
 179 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size)
 180 {
 181
 182     // First pass, to mark the physical pages
 183     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 184         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 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         }
 191     }
 192
 193     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 194     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 195     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, 0);
 196
 197     size_t vga_buf_pgs = VGA_BUFFER_SIZE >> PG_SIZE_BITS;
 198
 199     // 首先，标记VGA部分为已占用，并且锁定
 200     pmm_mark_chunk_occupied(
 201       KERNEL_PID, VGA_BUFFER_PADDR >> PG_SIZE_BITS, vga_buf_pgs, PP_FGLOCKED);
 202
 203     // 重映射VGA文本缓冲区（以后会变成显存，i.e., framebuffer）
 204     for (size_t i = 0; i < vga_buf_pgs; i++) {
 205         vmm_set_mapping(PD_REFERENCED,
 206                         VGA_BUFFER_VADDR + (i << PG_SIZE_BITS),
 207                         VGA_BUFFER_PADDR + (i << PG_SIZE_BITS),
 208                         PG_PREM_URW,
 209                         VMAP_NULL);
 210     }
 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 }