fc1bf70abfb1d2cf10062097cdafb2f7800fab9e
[linux-2.6.git] / Documentation / lguest / lguest.c
1 /*P:100 This is the Launcher code, a simple program which lays out the
2  * "physical" memory for the new Guest by mapping the kernel image and the
3  * virtual devices, then reads repeatedly from /dev/lguest to run the Guest.
4  *
5  * The only trick: the Makefile links it at a high address so it will be clear
6  * of the guest memory region.  It means that each Guest cannot have more than
7  * about 2.5G of memory on a normally configured Host. :*/
8 #define _LARGEFILE64_SOURCE
9 #define _GNU_SOURCE
10 #include <stdio.h>
11 #include <string.h>
12 #include <unistd.h>
13 #include <err.h>
14 #include <stdint.h>
15 #include <stdlib.h>
16 #include <elf.h>
17 #include <sys/mman.h>
18 #include <sys/types.h>
19 #include <sys/stat.h>
20 #include <sys/wait.h>
21 #include <fcntl.h>
22 #include <stdbool.h>
23 #include <errno.h>
24 #include <ctype.h>
25 #include <sys/socket.h>
26 #include <sys/ioctl.h>
27 #include <sys/time.h>
28 #include <time.h>
29 #include <netinet/in.h>
30 #include <net/if.h>
31 #include <linux/sockios.h>
32 #include <linux/if_tun.h>
33 #include <sys/uio.h>
34 #include <termios.h>
35 #include <getopt.h>
36 #include <zlib.h>
37 typedef unsigned long long u64;
38 typedef uint32_t u32;
39 typedef uint16_t u16;
40 typedef uint8_t u8;
41 #include "../../include/linux/lguest_launcher.h"
42 #include "../../include/asm-i386/e820.h"
43
44 #define PAGE_PRESENT 0x7        /* Present, RW, Execute */
45 #define NET_PEERNUM 1
46 #define BRIDGE_PFX "bridge:"
47 #ifndef SIOCBRADDIF
48 #define SIOCBRADDIF     0x89a2          /* add interface to bridge      */
49 #endif
50
51 static bool verbose;
52 #define verbose(args...) \
53         do { if (verbose) printf(args); } while(0)
54 static int waker_fd;
55 static u32 top;
56
57 struct device_list
58 {
59         fd_set infds;
60         int max_infd;
61
62         struct lguest_device_desc *descs;
63         struct device *dev;
64         struct device **lastdev;
65 };
66
67 struct device
68 {
69         struct device *next;
70         struct lguest_device_desc *desc;
71         void *mem;
72
73         /* Watch this fd if handle_input non-NULL. */
74         int fd;
75         bool (*handle_input)(int fd, struct device *me);
76
77         /* Watch DMA to this key if handle_input non-NULL. */
78         unsigned long watch_key;
79         u32 (*handle_output)(int fd, const struct iovec *iov,
80                              unsigned int num, struct device *me);
81
82         /* Device-specific data. */
83         void *priv;
84 };
85
86 static int open_or_die(const char *name, int flags)
87 {
88         int fd = open(name, flags);
89         if (fd < 0)
90                 err(1, "Failed to open %s", name);
91         return fd;
92 }
93
94 static void *map_zeroed_pages(unsigned long addr, unsigned int num)
95 {
96         static int fd = -1;
97
98         if (fd == -1)
99                 fd = open_or_die("/dev/zero", O_RDONLY);
100
101         if (mmap((void *)addr, getpagesize() * num,
102                  PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC, MAP_FIXED|MAP_PRIVATE, fd, 0)
103             != (void *)addr)
104                 err(1, "Mmaping %u pages of /dev/zero @%p", num, (void *)addr);
105         return (void *)addr;
106 }
107
108 /* Find magic string marking entry point, return entry point. */
109 static unsigned long entry_point(void *start, void *end,
110                                  unsigned long page_offset)
111 {
112         void *p;
113
114         for (p = start; p < end; p++)
115                 if (memcmp(p, "GenuineLguest", strlen("GenuineLguest")) == 0)
116                         return (long)p + strlen("GenuineLguest") + page_offset;
117
118         err(1, "Is this image a genuine lguest?");
119 }
120
121 /* Returns the entry point */
122 static unsigned long map_elf(int elf_fd, const Elf32_Ehdr *ehdr,
123                              unsigned long *page_offset)
124 {
125         void *addr;
126         Elf32_Phdr phdr[ehdr->e_phnum];
127         unsigned int i;
128         unsigned long start = -1UL, end = 0;
129
130         /* Sanity checks. */
131         if (ehdr->e_type != ET_EXEC
132             || ehdr->e_machine != EM_386
133             || ehdr->e_phentsize != sizeof(Elf32_Phdr)
134             || ehdr->e_phnum < 1 || ehdr->e_phnum > 65536U/sizeof(Elf32_Phdr))
135                 errx(1, "Malformed elf header");
136
137         if (lseek(elf_fd, ehdr->e_phoff, SEEK_SET) < 0)
138                 err(1, "Seeking to program headers");
139         if (read(elf_fd, phdr, sizeof(phdr)) != sizeof(phdr))
140                 err(1, "Reading program headers");
141
142         *page_offset = 0;
143         /* We map the loadable segments at virtual addresses corresponding
144          * to their physical addresses (our virtual == guest physical). */
145         for (i = 0; i < ehdr->e_phnum; i++) {
146                 if (phdr[i].p_type != PT_LOAD)
147                         continue;
148
149                 verbose("Section %i: size %i addr %p\n",
150                         i, phdr[i].p_memsz, (void *)phdr[i].p_paddr);
151
152                 /* We expect linear address space. */
153                 if (!*page_offset)
154                         *page_offset = phdr[i].p_vaddr - phdr[i].p_paddr;
155                 else if (*page_offset != phdr[i].p_vaddr - phdr[i].p_paddr)
156                         errx(1, "Page offset of section %i different", i);
157
158                 if (phdr[i].p_paddr < start)
159                         start = phdr[i].p_paddr;
160                 if (phdr[i].p_paddr + phdr[i].p_filesz > end)
161                         end = phdr[i].p_paddr + phdr[i].p_filesz;
162
163                 /* We map everything private, writable. */
164                 addr = mmap((void *)phdr[i].p_paddr,
165                             phdr[i].p_filesz,
166                             PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
167                             MAP_FIXED|MAP_PRIVATE,
168                             elf_fd, phdr[i].p_offset);
169                 if (addr != (void *)phdr[i].p_paddr)
170                         err(1, "Mmaping vmlinux seg %i gave %p not %p",
171                             i, addr, (void *)phdr[i].p_paddr);
172         }
173
174         return entry_point((void *)start, (void *)end, *page_offset);
175 }
176
177 /* This is amazingly reliable. */
178 static unsigned long intuit_page_offset(unsigned char *img, unsigned long len)
179 {
180         unsigned int i, possibilities[256] = { 0 };
181
182         for (i = 0; i + 4 < len; i++) {
183                 /* mov 0xXXXXXXXX,%eax */
184                 if (img[i] == 0xA1 && ++possibilities[img[i+4]] > 3)
185                         return (unsigned long)img[i+4] << 24;
186         }
187         errx(1, "could not determine page offset");
188 }
189
190 static unsigned long unpack_bzimage(int fd, unsigned long *page_offset)
191 {
192         gzFile f;
193         int ret, len = 0;
194         void *img = (void *)0x100000;
195
196         f = gzdopen(fd, "rb");
197         while ((ret = gzread(f, img + len, 65536)) > 0)
198                 len += ret;
199         if (ret < 0)
200                 err(1, "reading image from bzImage");
201
202         verbose("Unpacked size %i addr %p\n", len, img);
203         *page_offset = intuit_page_offset(img, len);
204
205         return entry_point(img, img + len, *page_offset);
206 }
207
208 static unsigned long load_bzimage(int fd, unsigned long *page_offset)
209 {
210         unsigned char c;
211         int state = 0;
212
213         /* Ugly brute force search for gzip header. */
214         while (read(fd, &c, 1) == 1) {
215                 switch (state) {
216                 case 0:
217                         if (c == 0x1F)
218                                 state++;
219                         break;
220                 case 1:
221                         if (c == 0x8B)
222                                 state++;
223                         else
224                                 state = 0;
225                         break;
226                 case 2 ... 8:
227                         state++;
228                         break;
229                 case 9:
230                         lseek(fd, -10, SEEK_CUR);
231                         if (c != 0x03) /* Compressed under UNIX. */
232                                 state = -1;
233                         else
234                                 return unpack_bzimage(fd, page_offset);
235                 }
236         }
237         errx(1, "Could not find kernel in bzImage");
238 }
239
240 static unsigned long load_kernel(int fd, unsigned long *page_offset)
241 {
242         Elf32_Ehdr hdr;
243
244         if (read(fd, &hdr, sizeof(hdr)) != sizeof(hdr))
245                 err(1, "Reading kernel");
246
247         if (memcmp(hdr.e_ident, ELFMAG, SELFMAG) == 0)
248                 return map_elf(fd, &hdr, page_offset);
249
250         return load_bzimage(fd, page_offset);
251 }
252
253 static inline unsigned long page_align(unsigned long addr)
254 {
255         return ((addr + getpagesize()-1) & ~(getpagesize()-1));
256 }
257
258 /* initrd gets loaded at top of memory: return length. */
259 static unsigned long load_initrd(const char *name, unsigned long mem)
260 {
261         int ifd;
262         struct stat st;
263         unsigned long len;
264         void *iaddr;
265
266         ifd = open_or_die(name, O_RDONLY);
267         if (fstat(ifd, &st) < 0)
268                 err(1, "fstat() on initrd '%s'", name);
269
270         len = page_align(st.st_size);
271         iaddr = mmap((void *)mem - len, st.st_size,
272                      PROT_READ|PROT_EXEC|PROT_WRITE,
273                      MAP_FIXED|MAP_PRIVATE, ifd, 0);
274         if (iaddr != (void *)mem - len)
275                 err(1, "Mmaping initrd '%s' returned %p not %p",
276                     name, iaddr, (void *)mem - len);
277         close(ifd);
278         verbose("mapped initrd %s size=%lu @ %p\n", name, st.st_size, iaddr);
279         return len;
280 }
281
282 static unsigned long setup_pagetables(unsigned long mem,
283                                       unsigned long initrd_size,
284                                       unsigned long page_offset)
285 {
286         u32 *pgdir, *linear;
287         unsigned int mapped_pages, i, linear_pages;
288         unsigned int ptes_per_page = getpagesize()/sizeof(u32);
289
290         /* If we can map all of memory above page_offset, we do so. */
291         if (mem <= -page_offset)
292                 mapped_pages = mem/getpagesize();
293         else
294                 mapped_pages = -page_offset/getpagesize();
295
296         /* Each linear PTE page can map ptes_per_page pages. */
297         linear_pages = (mapped_pages + ptes_per_page-1)/ptes_per_page;
298
299         /* We lay out top-level then linear mapping immediately below initrd */
300         pgdir = (void *)mem - initrd_size - getpagesize();
301         linear = (void *)pgdir - linear_pages*getpagesize();
302
303         for (i = 0; i < mapped_pages; i++)
304                 linear[i] = ((i * getpagesize()) | PAGE_PRESENT);
305
306         /* Now set up pgd so that this memory is at page_offset */
307         for (i = 0; i < mapped_pages; i += ptes_per_page) {
308                 pgdir[(i + page_offset/getpagesize())/ptes_per_page]
309                         = (((u32)linear + i*sizeof(u32)) | PAGE_PRESENT);
310         }
311
312         verbose("Linear mapping of %u pages in %u pte pages at %p\n",
313                 mapped_pages, linear_pages, linear);
314
315         return (unsigned long)pgdir;
316 }
317
318 static void concat(char *dst, char *args[])
319 {
320         unsigned int i, len = 0;
321
322         for (i = 0; args[i]; i++) {
323                 strcpy(dst+len, args[i]);
324                 strcat(dst+len, " ");
325                 len += strlen(args[i]) + 1;
326         }
327         /* In case it's empty. */
328         dst[len] = '\0';
329 }
330
331 static int tell_kernel(u32 pgdir, u32 start, u32 page_offset)
332 {
333         u32 args[] = { LHREQ_INITIALIZE,
334                        top/getpagesize(), pgdir, start, page_offset };
335         int fd;
336
337         fd = open_or_die("/dev/lguest", O_RDWR);
338         if (write(fd, args, sizeof(args)) < 0)
339                 err(1, "Writing to /dev/lguest");
340         return fd;
341 }
342
343 static void set_fd(int fd, struct device_list *devices)
344 {
345         FD_SET(fd, &devices->infds);
346         if (fd > devices->max_infd)
347                 devices->max_infd = fd;
348 }
349
350 /* When input arrives, we tell the kernel to kick lguest out with -EAGAIN. */
351 static void wake_parent(int pipefd, int lguest_fd, struct device_list *devices)
352 {
353         set_fd(pipefd, devices);
354
355         for (;;) {
356                 fd_set rfds = devices->infds;
357                 u32 args[] = { LHREQ_BREAK, 1 };
358
359                 select(devices->max_infd+1, &rfds, NULL, NULL, NULL);
360                 if (FD_ISSET(pipefd, &rfds)) {
361                         int ignorefd;
362                         if (read(pipefd, &ignorefd, sizeof(ignorefd)) == 0)
363                                 exit(0);
364                         FD_CLR(ignorefd, &devices->infds);
365                 } else
366                         write(lguest_fd, args, sizeof(args));
367         }
368 }
369
370 static int setup_waker(int lguest_fd, struct device_list *device_list)
371 {
372         int pipefd[2], child;
373
374         pipe(pipefd);
375         child = fork();
376         if (child == -1)
377                 err(1, "forking");
378
379         if (child == 0) {
380                 close(pipefd[1]);
381                 wake_parent(pipefd[0], lguest_fd, device_list);
382         }
383         close(pipefd[0]);
384
385         return pipefd[1];
386 }
387
388 static void *_check_pointer(unsigned long addr, unsigned int size,
389                             unsigned int line)
390 {
391         if (addr >= top || addr + size >= top)
392                 errx(1, "%s:%i: Invalid address %li", __FILE__, line, addr);
393         return (void *)addr;
394 }
395 #define check_pointer(addr,size) _check_pointer(addr, size, __LINE__)
396
397 /* Returns pointer to dma->used_len */
398 static u32 *dma2iov(unsigned long dma, struct iovec iov[], unsigned *num)
399 {
400         unsigned int i;
401         struct lguest_dma *udma;
402
403         udma = check_pointer(dma, sizeof(*udma));
404         for (i = 0; i < LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS; i++) {
405                 if (!udma->len[i])
406                         break;
407
408                 iov[i].iov_base = check_pointer(udma->addr[i], udma->len[i]);
409                 iov[i].iov_len = udma->len[i];
410         }
411         *num = i;
412         return &udma->used_len;
413 }
414
415 static u32 *get_dma_buffer(int fd, void *key,
416                            struct iovec iov[], unsigned int *num, u32 *irq)
417 {
418         u32 buf[] = { LHREQ_GETDMA, (u32)key };
419         unsigned long udma;
420         u32 *res;
421
422         udma = write(fd, buf, sizeof(buf));
423         if (udma == (unsigned long)-1)
424                 return NULL;
425
426         /* Kernel stashes irq in ->used_len. */
427         res = dma2iov(udma, iov, num);
428         *irq = *res;
429         return res;
430 }
431
432 static void trigger_irq(int fd, u32 irq)
433 {
434         u32 buf[] = { LHREQ_IRQ, irq };
435         if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != 0)
436                 err(1, "Triggering irq %i", irq);
437 }
438
439 static void discard_iovec(struct iovec *iov, unsigned int *num)
440 {
441         static char discard_buf[1024];
442         *num = 1;
443         iov->iov_base = discard_buf;
444         iov->iov_len = sizeof(discard_buf);
445 }
446
447 static struct termios orig_term;
448 static void restore_term(void)
449 {
450         tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &orig_term);
451 }
452
453 struct console_abort
454 {
455         int count;
456         struct timeval start;
457 };
458
459 /* We DMA input to buffer bound at start of console page. */
460 static bool handle_console_input(int fd, struct device *dev)
461 {
462         u32 irq = 0, *lenp;
463         int len;
464         unsigned int num;
465         struct iovec iov[LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS];
466         struct console_abort *abort = dev->priv;
467
468         lenp = get_dma_buffer(fd, dev->mem, iov, &num, &irq);
469         if (!lenp) {
470                 warn("console: no dma buffer!");
471                 discard_iovec(iov, &num);
472         }
473
474         len = readv(dev->fd, iov, num);
475         if (len <= 0) {
476                 warnx("Failed to get console input, ignoring console.");
477                 len = 0;
478         }
479
480         if (lenp) {
481                 *lenp = len;
482                 trigger_irq(fd, irq);
483         }
484
485         /* Three ^C within one second?  Exit. */
486         if (len == 1 && ((char *)iov[0].iov_base)[0] == 3) {
487                 if (!abort->count++)
488                         gettimeofday(&abort->start, NULL);
489                 else if (abort->count == 3) {
490                         struct timeval now;
491                         gettimeofday(&now, NULL);
492                         if (now.tv_sec <= abort->start.tv_sec+1) {
493                                 /* Make sure waker is not blocked in BREAK */
494                                 u32 args[] = { LHREQ_BREAK, 0 };
495                                 close(waker_fd);
496                                 write(fd, args, sizeof(args));
497                                 exit(2);
498                         }
499                         abort->count = 0;
500                 }
501         } else
502                 abort->count = 0;
503
504         if (!len) {
505                 restore_term();
506                 return false;
507         }
508         return true;
509 }
510
511 static u32 handle_console_output(int fd, const struct iovec *iov,
512                                  unsigned num, struct device*dev)
513 {
514         return writev(STDOUT_FILENO, iov, num);
515 }
516
517 static u32 handle_tun_output(int fd, const struct iovec *iov,
518                              unsigned num, struct device *dev)
519 {
520         /* Now we've seen output, we should warn if we can't get buffers. */
521         *(bool *)dev->priv = true;
522         return writev(dev->fd, iov, num);
523 }
524
525 static unsigned long peer_offset(unsigned int peernum)
526 {
527         return 4 * peernum;
528 }
529
530 static bool handle_tun_input(int fd, struct device *dev)
531 {
532         u32 irq = 0, *lenp;
533         int len;
534         unsigned num;
535         struct iovec iov[LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS];
536
537         lenp = get_dma_buffer(fd, dev->mem+peer_offset(NET_PEERNUM), iov, &num,
538                               &irq);
539         if (!lenp) {
540                 if (*(bool *)dev->priv)
541                         warn("network: no dma buffer!");
542                 discard_iovec(iov, &num);
543         }
544
545         len = readv(dev->fd, iov, num);
546         if (len <= 0)
547                 err(1, "reading network");
548         if (lenp) {
549                 *lenp = len;
550                 trigger_irq(fd, irq);
551         }
552         verbose("tun input packet len %i [%02x %02x] (%s)\n", len,
553                 ((u8 *)iov[0].iov_base)[0], ((u8 *)iov[0].iov_base)[1],
554                 lenp ? "sent" : "discarded");
555         return true;
556 }
557
558 static u32 handle_block_output(int fd, const struct iovec *iov,
559                                unsigned num, struct device *dev)
560 {
561         struct lguest_block_page *p = dev->mem;
562         u32 irq, *lenp;
563         unsigned int len, reply_num;
564         struct iovec reply[LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS];
565         off64_t device_len, off = (off64_t)p->sector * 512;
566
567         device_len = *(off64_t *)dev->priv;
568
569         if (off >= device_len)
570                 err(1, "Bad offset %llu vs %llu", off, device_len);
571         if (lseek64(dev->fd, off, SEEK_SET) != off)
572                 err(1, "Bad seek to sector %i", p->sector);
573
574         verbose("Block: %s at offset %llu\n", p->type ? "WRITE" : "READ", off);
575
576         lenp = get_dma_buffer(fd, dev->mem, reply, &reply_num, &irq);
577         if (!lenp)
578                 err(1, "Block request didn't give us a dma buffer");
579
580         if (p->type) {
581                 len = writev(dev->fd, iov, num);
582                 if (off + len > device_len) {
583                         ftruncate(dev->fd, device_len);
584                         errx(1, "Write past end %llu+%u", off, len);
585                 }
586                 *lenp = 0;
587         } else {
588                 len = readv(dev->fd, reply, reply_num);
589                 *lenp = len;
590         }
591
592         p->result = 1 + (p->bytes != len);
593         trigger_irq(fd, irq);
594         return 0;
595 }
596
597 static void handle_output(int fd, unsigned long dma, unsigned long key,
598                           struct device_list *devices)
599 {
600         struct device *i;
601         u32 *lenp;
602         struct iovec iov[LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS];
603         unsigned num = 0;
604
605         lenp = dma2iov(dma, iov, &num);
606         for (i = devices->dev; i; i = i->next) {
607                 if (i->handle_output && key == i->watch_key) {
608                         *lenp = i->handle_output(fd, iov, num, i);
609                         return;
610                 }
611         }
612         warnx("Pending dma %p, key %p", (void *)dma, (void *)key);
613 }
614
615 static void handle_input(int fd, struct device_list *devices)
616 {
617         struct timeval poll = { .tv_sec = 0, .tv_usec = 0 };
618
619         for (;;) {
620                 struct device *i;
621                 fd_set fds = devices->infds;
622
623                 if (select(devices->max_infd+1, &fds, NULL, NULL, &poll) == 0)
624                         break;
625
626                 for (i = devices->dev; i; i = i->next) {
627                         if (i->handle_input && FD_ISSET(i->fd, &fds)) {
628                                 if (!i->handle_input(fd, i)) {
629                                         FD_CLR(i->fd, &devices->infds);
630                                         /* Tell waker to ignore it too... */
631                                         write(waker_fd, &i->fd, sizeof(i->fd));
632                                 }
633                         }
634                 }
635         }
636 }
637
638 static struct lguest_device_desc *
639 new_dev_desc(struct lguest_device_desc *descs,
640              u16 type, u16 features, u16 num_pages)
641 {
642         unsigned int i;
643
644         for (i = 0; i < LGUEST_MAX_DEVICES; i++) {
645                 if (!descs[i].type) {
646                         descs[i].type = type;
647                         descs[i].features = features;
648                         descs[i].num_pages = num_pages;
649                         if (num_pages) {
650                                 map_zeroed_pages(top, num_pages);
651                                 descs[i].pfn = top/getpagesize();
652                                 top += num_pages*getpagesize();
653                         }
654                         return &descs[i];
655                 }
656         }
657         errx(1, "too many devices");
658 }
659
660 static struct device *new_device(struct device_list *devices,
661                                  u16 type, u16 num_pages, u16 features,
662                                  int fd,
663                                  bool (*handle_input)(int, struct device *),
664                                  unsigned long watch_off,
665                                  u32 (*handle_output)(int,
666                                                       const struct iovec *,
667                                                       unsigned,
668                                                       struct device *))
669 {
670         struct device *dev = malloc(sizeof(*dev));
671
672         /* Append to device list. */
673         *devices->lastdev = dev;
674         dev->next = NULL;
675         devices->lastdev = &dev->next;
676
677         dev->fd = fd;
678         if (handle_input)
679                 set_fd(dev->fd, devices);
680         dev->desc = new_dev_desc(devices->descs, type, features, num_pages);
681         dev->mem = (void *)(dev->desc->pfn * getpagesize());
682         dev->handle_input = handle_input;
683         dev->watch_key = (unsigned long)dev->mem + watch_off;
684         dev->handle_output = handle_output;
685         return dev;
686 }
687
688 static void setup_console(struct device_list *devices)
689 {
690         struct device *dev;
691
692         if (tcgetattr(STDIN_FILENO, &orig_term) == 0) {
693                 struct termios term = orig_term;
694                 term.c_lflag &= ~(ISIG|ICANON|ECHO);
695                 tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &term);
696                 atexit(restore_term);
697         }
698
699         /* We don't currently require a page for the console. */
700         dev = new_device(devices, LGUEST_DEVICE_T_CONSOLE, 0, 0,
701                          STDIN_FILENO, handle_console_input,
702                          LGUEST_CONSOLE_DMA_KEY, handle_console_output);
703         dev->priv = malloc(sizeof(struct console_abort));
704         ((struct console_abort *)dev->priv)->count = 0;
705         verbose("device %p: console\n",
706                 (void *)(dev->desc->pfn * getpagesize()));
707 }
708
709 static void setup_block_file(const char *filename, struct device_list *devices)
710 {
711         int fd;
712         struct device *dev;
713         off64_t *device_len;
714         struct lguest_block_page *p;
715
716         fd = open_or_die(filename, O_RDWR|O_LARGEFILE|O_DIRECT);
717         dev = new_device(devices, LGUEST_DEVICE_T_BLOCK, 1,
718                          LGUEST_DEVICE_F_RANDOMNESS,
719                          fd, NULL, 0, handle_block_output);
720         device_len = dev->priv = malloc(sizeof(*device_len));
721         *device_len = lseek64(fd, 0, SEEK_END);
722         p = dev->mem;
723
724         p->num_sectors = *device_len/512;
725         verbose("device %p: block %i sectors\n",
726                 (void *)(dev->desc->pfn * getpagesize()), p->num_sectors);
727 }
728
729 /* We use fnctl locks to reserve network slots (autocleanup!) */
730 static unsigned int find_slot(int netfd, const char *filename)
731 {
732         struct flock fl;
733
734         fl.l_type = F_WRLCK;
735         fl.l_whence = SEEK_SET;
736         fl.l_len = 1;
737         for (fl.l_start = 0;
738              fl.l_start < getpagesize()/sizeof(struct lguest_net);
739              fl.l_start++) {
740                 if (fcntl(netfd, F_SETLK, &fl) == 0)
741                         return fl.l_start;
742         }
743         errx(1, "No free slots in network file %s", filename);
744 }
745
746 static void setup_net_file(const char *filename,
747                            struct device_list *devices)
748 {
749         int netfd;
750         struct device *dev;
751
752         netfd = open(filename, O_RDWR, 0);
753         if (netfd < 0) {
754                 if (errno == ENOENT) {
755                         netfd = open(filename, O_RDWR|O_CREAT, 0600);
756                         if (netfd >= 0) {
757                                 char page[getpagesize()];
758                                 memset(page, 0, sizeof(page));
759                                 write(netfd, page, sizeof(page));
760                         }
761                 }
762                 if (netfd < 0)
763                         err(1, "cannot open net file '%s'", filename);
764         }
765
766         dev = new_device(devices, LGUEST_DEVICE_T_NET, 1,
767                          find_slot(netfd, filename)|LGUEST_NET_F_NOCSUM,
768                          -1, NULL, 0, NULL);
769
770         /* We overwrite the /dev/zero mapping with the actual file. */
771         if (mmap(dev->mem, getpagesize(), PROT_READ|PROT_WRITE,
772                          MAP_FIXED|MAP_SHARED, netfd, 0) != dev->mem)
773                         err(1, "could not mmap '%s'", filename);
774         verbose("device %p: shared net %s, peer %i\n",
775                 (void *)(dev->desc->pfn * getpagesize()), filename,
776                 dev->desc->features & ~LGUEST_NET_F_NOCSUM);
777 }
778
779 static u32 str2ip(const char *ipaddr)
780 {
781         unsigned int byte[4];
782
783         sscanf(ipaddr, "%u.%u.%u.%u", &byte[0], &byte[1], &byte[2], &byte[3]);
784         return (byte[0] << 24) | (byte[1] << 16) | (byte[2] << 8) | byte[3];
785 }
786
787 /* adapted from libbridge */
788 static void add_to_bridge(int fd, const char *if_name, const char *br_name)
789 {
790         int ifidx;
791         struct ifreq ifr;
792
793         if (!*br_name)
794                 errx(1, "must specify bridge name");
795
796         ifidx = if_nametoindex(if_name);
797         if (!ifidx)
798                 errx(1, "interface %s does not exist!", if_name);
799
800         strncpy(ifr.ifr_name, br_name, IFNAMSIZ);
801         ifr.ifr_ifindex = ifidx;
802         if (ioctl(fd, SIOCBRADDIF, &ifr) < 0)
803                 err(1, "can't add %s to bridge %s", if_name, br_name);
804 }
805
806 static void configure_device(int fd, const char *devname, u32 ipaddr,
807                              unsigned char hwaddr[6])
808 {
809         struct ifreq ifr;
810         struct sockaddr_in *sin = (struct sockaddr_in *)&ifr.ifr_addr;
811
812         memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
813         strcpy(ifr.ifr_name, devname);
814         sin->sin_family = AF_INET;
815         sin->sin_addr.s_addr = htonl(ipaddr);
816         if (ioctl(fd, SIOCSIFADDR, &ifr) != 0)
817                 err(1, "Setting %s interface address", devname);
818         ifr.ifr_flags = IFF_UP;
819         if (ioctl(fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr) != 0)
820                 err(1, "Bringing interface %s up", devname);
821
822         if (ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) != 0)
823                 err(1, "getting hw address for %s", devname);
824
825         memcpy(hwaddr, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, 6);
826 }
827
828 static void setup_tun_net(const char *arg, struct device_list *devices)
829 {
830         struct device *dev;
831         struct ifreq ifr;
832         int netfd, ipfd;
833         u32 ip;
834         const char *br_name = NULL;
835
836         netfd = open_or_die("/dev/net/tun", O_RDWR);
837         memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
838         ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI;
839         strcpy(ifr.ifr_name, "tap%d");
840         if (ioctl(netfd, TUNSETIFF, &ifr) != 0)
841                 err(1, "configuring /dev/net/tun");
842         ioctl(netfd, TUNSETNOCSUM, 1);
843
844         /* You will be peer 1: we should create enough jitter to randomize */
845         dev = new_device(devices, LGUEST_DEVICE_T_NET, 1,
846                          NET_PEERNUM|LGUEST_DEVICE_F_RANDOMNESS, netfd,
847                          handle_tun_input, peer_offset(0), handle_tun_output);
848         dev->priv = malloc(sizeof(bool));
849         *(bool *)dev->priv = false;
850
851         ipfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP);
852         if (ipfd < 0)
853                 err(1, "opening IP socket");
854
855         if (!strncmp(BRIDGE_PFX, arg, strlen(BRIDGE_PFX))) {
856                 ip = INADDR_ANY;
857                 br_name = arg + strlen(BRIDGE_PFX);
858                 add_to_bridge(ipfd, ifr.ifr_name, br_name);
859         } else
860                 ip = str2ip(arg);
861
862         /* We are peer 0, ie. first slot. */
863         configure_device(ipfd, ifr.ifr_name, ip, dev->mem);
864
865         /* Set "promisc" bit: we want every single packet. */
866         *((u8 *)dev->mem) |= 0x1;
867
868         close(ipfd);
869
870         verbose("device %p: tun net %u.%u.%u.%u\n",
871                 (void *)(dev->desc->pfn * getpagesize()),
872                 (u8)(ip>>24), (u8)(ip>>16), (u8)(ip>>8), (u8)ip);
873         if (br_name)
874                 verbose("attached to bridge: %s\n", br_name);
875 }
876
877 static void __attribute__((noreturn))
878 run_guest(int lguest_fd, struct device_list *device_list)
879 {
880         for (;;) {
881                 u32 args[] = { LHREQ_BREAK, 0 };
882                 unsigned long arr[2];
883                 int readval;
884
885                 /* We read from the /dev/lguest device to run the Guest. */
886                 readval = read(lguest_fd, arr, sizeof(arr));
887
888                 if (readval == sizeof(arr)) {
889                         handle_output(lguest_fd, arr[0], arr[1], device_list);
890                         continue;
891                 } else if (errno == ENOENT) {
892                         char reason[1024] = { 0 };
893                         read(lguest_fd, reason, sizeof(reason)-1);
894                         errx(1, "%s", reason);
895                 } else if (errno != EAGAIN)
896                         err(1, "Running guest failed");
897                 handle_input(lguest_fd, device_list);
898                 if (write(lguest_fd, args, sizeof(args)) < 0)
899                         err(1, "Resetting break");
900         }
901 }
902
903 static struct option opts[] = {
904         { "verbose", 0, NULL, 'v' },
905         { "sharenet", 1, NULL, 's' },
906         { "tunnet", 1, NULL, 't' },
907         { "block", 1, NULL, 'b' },
908         { "initrd", 1, NULL, 'i' },
909         { NULL },
910 };
911 static void usage(void)
912 {
913         errx(1, "Usage: lguest [--verbose] "
914              "[--sharenet=<filename>|--tunnet=(<ipaddr>|bridge:<bridgename>)\n"
915              "|--block=<filename>|--initrd=<filename>]...\n"
916              "<mem-in-mb> vmlinux [args...]");
917 }
918
919 int main(int argc, char *argv[])
920 {
921         unsigned long mem = 0, pgdir, start, page_offset, initrd_size = 0;
922         int i, c, lguest_fd;
923         struct device_list device_list;
924         void *boot = (void *)0;
925         const char *initrd_name = NULL;
926
927         device_list.max_infd = -1;
928         device_list.dev = NULL;
929         device_list.lastdev = &device_list.dev;
930         FD_ZERO(&device_list.infds);
931
932         /* We need to know how much memory so we can allocate devices. */
933         for (i = 1; i < argc; i++) {
934                 if (argv[i][0] != '-') {
935                         mem = top = atoi(argv[i]) * 1024 * 1024;
936                         device_list.descs = map_zeroed_pages(top, 1);
937                         top += getpagesize();
938                         break;
939                 }
940         }
941         while ((c = getopt_long(argc, argv, "v", opts, NULL)) != EOF) {
942                 switch (c) {
943                 case 'v':
944                         verbose = true;
945                         break;
946                 case 's':
947                         setup_net_file(optarg, &device_list);
948                         break;
949                 case 't':
950                         setup_tun_net(optarg, &device_list);
951                         break;
952                 case 'b':
953                         setup_block_file(optarg, &device_list);
954                         break;
955                 case 'i':
956                         initrd_name = optarg;
957                         break;
958                 default:
959                         warnx("Unknown argument %s", argv[optind]);
960                         usage();
961                 }
962         }
963         if (optind + 2 > argc)
964                 usage();
965
966         /* We need a console device */
967         setup_console(&device_list);
968
969         /* First we map /dev/zero over all of guest-physical memory. */
970         map_zeroed_pages(0, mem / getpagesize());
971
972         /* Now we load the kernel */
973         start = load_kernel(open_or_die(argv[optind+1], O_RDONLY),
974                             &page_offset);
975
976         /* Map the initrd image if requested */
977         if (initrd_name) {
978                 initrd_size = load_initrd(initrd_name, mem);
979                 *(unsigned long *)(boot+0x218) = mem - initrd_size;
980                 *(unsigned long *)(boot+0x21c) = initrd_size;
981                 *(unsigned char *)(boot+0x210) = 0xFF;
982         }
983
984         /* Set up the initial linar pagetables. */
985         pgdir = setup_pagetables(mem, initrd_size, page_offset);
986
987         /* E820 memory map: ours is a simple, single region. */
988         *(char*)(boot+E820NR) = 1;
989         *((struct e820entry *)(boot+E820MAP))
990                 = ((struct e820entry) { 0, mem, E820_RAM });
991         /* Command line pointer and command line (at 4096) */
992         *(void **)(boot + 0x228) = boot + 4096;
993         concat(boot + 4096, argv+optind+2);
994         /* Paravirt type: 1 == lguest */
995         *(int *)(boot + 0x23c) = 1;
996
997         lguest_fd = tell_kernel(pgdir, start, page_offset);
998         waker_fd = setup_waker(lguest_fd, &device_list);
999
1000         run_guest(lguest_fd, &device_list);
1001 }