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 struct proc_info tmp;
  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     __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     int errno = 0;
  75
  76     // allocators
  77     cake_init();
  78     valloc_init();
  79
  80     // crt
  81     tty_init(ioremap(VGA_FRAMEBUFFER, PG_SIZE));
  82     tty_set_theme(VGA_COLOR_WHITE, VGA_COLOR_BLACK);
  83
  84     // file system & device subsys
  85     vfs_init();
  86     fsm_init();
  87     input_init();
  88
  89     vfs_export_attributes();
  90
  91     if ((errno = vfs_mount_root("ramfs", NULL))) {
  92         panickf("Fail to mount root. (errno=%d)", errno);
  93     }
  94
  95     vfs_mount("/dev", "devfs", NULL, 0);
  96     vfs_mount("/sys", "twifs", NULL, MNT_RO);
  97     vfs_mount("/task", "taskfs", NULL, MNT_RO);
  98
  99     lxconsole_init();
 100
 101     sched_init();
 102
 103     syscall_install();
 104
 105     spawn_proc0();
 106 }
 107
 108 /**
 109  * @brief 创建并运行proc0进程
 110  *
 111  */
 112 void
 113 spawn_proc0()
 114 {
 115     struct proc_info* proc0 = alloc_process();
 116
 117     /**
 118      * @brief
 119      * 注意：这里和视频中说的不一样，属于我之后的一点微调。
 120      * 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
 121      *
 122      * 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，
 123      * 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
 124      * Behaviour）。 为了保险起见，有两种办法：
 125      *      1. 在创建proc0进程前关闭中断
 126      *      2. 将_kernel_post_init搬进proc0进程
 127      * （_kernel_post_init已经更名为init_platform）
 128      *
 129      * 目前的解决方案是2
 130      */
 131
 132     proc0->intr_ctx = (isr_param){ .registers = { .ds = KDATA_SEG,
 133                                                   .es = KDATA_SEG,
 134                                                   .fs = KDATA_SEG,
 135                                                   .gs = KDATA_SEG },
 136                                    .cs = KCODE_SEG,
 137                                    .eip = (void*)__proc0,
 138                                    .ss = KDATA_SEG,
 139                                    .eflags = cpu_reflags() };
 140     proc0->parent = proc0;
 141
 142     // 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！
 143     // cpu_disable_interrupt();
 144
 145     /* Ok... 首先fork进我们的零号进程，而后由那里，我们fork进init进程。 */
 146
 147     // 把当前虚拟地址空间（内核）复制一份。
 148     proc0->page_table = vmm_dup_vmspace(proc0->pid);
 149
 150     // 直接切换到新的拷贝，进行配置。
 151     cpu_lcr3(proc0->page_table);
 152
 153     // 为内核创建一个专属栈空间。
 154     for (size_t i = 0; i < (KSTACK_SIZE >> PG_SIZE_BITS); i++) {
 155         uintptr_t pa = pmm_alloc_page(KERNEL_PID, 0);
 156         vmm_set_mapping(PD_REFERENCED,
 157                         KSTACK_START + (i << PG_SIZE_BITS),
 158                         pa,
 159                         PG_PREM_RW,
 160                         VMAP_NULL);
 161     }
 162
 163     // 手动设置进程上下文：用于第一次调度
 164     asm volatile("movl %%esp, %%ebx\n"
 165                  "movl %1, %%esp\n"
 166                  "pushf\n"
 167                  "pushl %2\n"
 168                  "pushl %3\n"
 169                  "pushl $0\n"
 170                  "pushl $0\n"
 171                  "movl %%esp, %0\n"
 172                  "movl %%ebx, %%esp\n"
 173                  : "=m"(proc0->intr_ctx.registers.esp)
 174                  : "i"(KSTACK_TOP), "i"(KCODE_SEG), "r"(proc0->intr_ctx.eip)
 175                  : "%ebx", "memory");
 176
 177     // 加载x87默认配置
 178     asm volatile("fninit\n"
 179                  "fxsave (%%eax)" ::"a"(proc0->fxstate)
 180                  : "memory");
 181
 182     // 向调度器注册进程。
 183     commit_process(proc0);
 184
 185     // 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
 186     proc0->state = PS_RUNNING;
 187     asm volatile("pushl %0\n"
 188                  "jmp switch_to\n" ::"r"(proc0));
 189
 190     /* Should not return */
 191     assert_msg(0, "Unexpected Return");
 192 }
 193
 194 extern void __usrtext_start;
 195 extern void __usrtext_end;
 196
 197 // 按照 Memory map 标识可用的物理页
 198 void
 199 setup_memory(multiboot_memory_map_t* map, size_t map_size)
 200 {
 201
 202     // First pass, to mark the physical pages
 203     for (unsigned int i = 0; i < map_size; i++) {
 204         multiboot_memory_map_t mmap = map[i];
 205         if (mmap.type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
 206             // 整数向上取整除法
 207             uintptr_t pg = map[i].addr_low + 0x0fffU;
 208             pmm_mark_chunk_free(pg >> PG_SIZE_BITS,
 209                                 map[i].len_low >> PG_SIZE_BITS);
 210         }
 211     }
 212
 213     // 将内核占据的页，包括前1MB，hhk_init 设为已占用
 214     size_t pg_count = V2P(&__kernel_end) >> PG_SIZE_BITS;
 215     pmm_mark_chunk_occupied(KERNEL_PID, 0, pg_count, PP_FGLOCKED);
 216
 217     for (uintptr_t i = &__usrtext_start; i < &__usrtext_end; i += PG_SIZE) {
 218         vmm_set_mapping(PD_REFERENCED, i, V2P(i), PG_PREM_UR, VMAP_NULL);
 219     }
 220 }