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