lunaix-os/kernel/k_init.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/x86/boot/multiboot.h>
  21 #include <arch/x86/idt.h>
  22 #include <arch/x86/interrupts.h>
  23
  24 #include <klibc/stdio.h>
  25 #include <klibc/string.h>
  26
  27 extern u8_t __kernel_start;
  28 extern u8_t __kernel_end;
  29 extern u8_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 extern void
  39 __proc0(); /* proc0.c */
  40
  41 void
  42 spawn_proc0();
  43
  44 void
  45 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size);
  46
  47 void
  48 _kernel_pre_init()
  49 {
  50     // interrupts
  51     _init_idt();
  52     isrm_init();
  53     intr_routine_init();
  54
  55     // memory
  56     pmm_init(MEM_1MB + (_k_init_mb_info->mem_upper << 10));
  57     vmm_init();
  58
  59     unsigned int map_size =
  60       _k_init_mb_info->mmap_length / sizeof(multiboot_memory_map_t);
  61
  62     setup_memory((multiboot_memory_map_t*)_k_init_mb_info->mmap_addr, map_size);
  63 }
  64
  65 void
  66 _kernel_init()
  67 {
  68     int errno = 0;
  69
  70     // allocators
  71     cake_init();
  72     valloc_init();
  73
  74     sched_init();
  75
  76     // crt
  77     tty_init(ioremap(VGA_FRAMEBUFFER, PG_SIZE));
  78     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  79
  80     // file system & device subsys
  81     vfs_init();
  82     fsm_init();
  83     input_init();
  84
  85     vfs_export_attributes();
  86
  87     lxconsole_init();
  88
  89     if ((errno = vfs_mount_root("ramfs", NULL))) {
  90         panickf("Fail to mount root. (errno=%d)", errno);
  91     }
  92
  93     vfs_mount("/dev", "devfs", NULL, 0);
  94     vfs_mount("/sys", "twifs", NULL, MNT_RO);
  95     vfs_mount("/task", "taskfs", NULL, MNT_RO);
  96
  97     lxconsole_spawn_ttydev();
  98     device_init_builtin();
  99
 100     syscall_install();
 101
 102     spawn_proc0();
 103 }
 104
 105 /**
 106  * @brief 创建并运行proc0进程
 107  *
 108  */
 109 void
 110 spawn_proc0()
 111 {
 112     struct proc_info* proc0 = alloc_process();
 113
 114     /**
 115      * @brief
 116      * 注意：这里和视频中说的不一样，属于我之后的一点微调。
 117      * 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
 118      *
 119      * 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，
 120      * 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
 121      * Behaviour）。 为了保险起见，有两种办法：
 122      *      1. 在创建proc0进程前关闭中断
 123      *      2. 将_kernel_post_init搬进proc0进程
 124      * （_kernel_post_init已经更名为init_platform）
 125      *
 126      * 目前的解决方案是2
 127      */
 128
 129     proc0->intr_ctx = (isr_param){ .registers = { .ds = KDATA_SEG,
 130                                                   .es = KDATA_SEG,
 131                                                   .fs = KDATA_SEG,
 132                                                   .gs = KDATA_SEG } };
 133     proc0->parent = proc0;
 134
 135     // 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！
 136     // cpu_disable_interrupt();
 137
 138     /* Ok... 首先fork进我们的零号进程，而后由那里，我们fork进init进程。 */
 139
 140     // 把当前虚拟地址空间（内核）复制一份。
 141     proc0->page_table = vmm_dup_vmspace(proc0->pid);
 142
 143     // 直接切换到新的拷贝，进行配置。
 144     cpu_lcr3(proc0->page_table);
 145
 146     // 为内核创建一个专属栈空间。
 147     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
 148         ptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, 0);
 149         vmm_set_mapping(VMS_SELF,
 150                         KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS),
 151                         pa,
 152                         PG_PREM_RW,
 153                         VMAP_NULL);
 154     }
 155
 156     struct exec_param* execp =
 157       (struct exec_param*)(KSTACK_TOP - sizeof(struct exec_param));
 158
 159     *execp = (struct exec_param){ .cs = KCODE_SEG,
 160                                   .eip = (ptr_t)__proc0,
 161                                   .ss = KDATA_SEG,
 162                                   .eflags = cpu_reflags() };
 163     proc0->intr_ctx.execp = execp;
 164
 165     // 加载x87默认配置
 166     asm volatile("fninit\n"
 167                  "fxsave (%%eax)" ::"a"(proc0->fxstate)
 168                  : "memory");
 169
 170     // 向调度器注册进程。
 171     commit_process(proc0);
 172
 173     // 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
 174     proc0->state = PS_RUNNING;
 175     asm volatile("pushl %0\n"
 176                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc0));
 177
 178     /* Should not return */
 179     assert_msg(0, "Unexpected Return");
 180 }
 181
 182 extern u8_t __usrtext_start;
 183 extern u8_t __usrtext_end;
 184
 185 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 186 void
 187 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size)
 188 {
 189
 190     // First pass, to mark the physical pages
 191     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 192         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 193         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 194             // 整数向上取整除法
 195             ptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 196             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS,
 197                                 map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 198         }
 199     }
 200
 201     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 202     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 203     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, PP_FGLOCKED);
 204
 205     for (ptr_t i = (ptr_t)&__usrtext_start; i < (ptr_t)&__usrtext_end;
 206          i += PG_SIZE) {
 207         vmm_set_mapping(VMS_SELF, i, V2P(i), PG_PREM_UR, VMAP_NULL);
 208     }
 209
 210     // reserve higher half
 211     for (size_t i = L1_INDEX(KERNEL_MM_BASE); i < 1023; i++) {
 212         assert(vmm_set_mapping(VMS_SELF, i << 22, 0, 0, VMAP_NOMAP));
 213     }
 214 }