Add qemu 2.4.0
[kvmfornfv.git] / qemu / roms / ipxe / src / arch / i386 / image / multiboot.c
diff --git a/qemu/roms/ipxe/src/arch/i386/image/multiboot.c b/qemu/roms/ipxe/src/arch/i386/image/multiboot.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..86b0bc1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,488 @@
+/*
+ * Copyright (C) 2007 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
+ * License, or any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
+ * 02110-1301, USA.
+ */
+
+FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER );
+
+/**
+ * @file
+ *
+ * Multiboot image format
+ *
+ */
+
+#include <stdio.h>
+#include <errno.h>
+#include <assert.h>
+#include <realmode.h>
+#include <multiboot.h>
+#include <ipxe/uaccess.h>
+#include <ipxe/image.h>
+#include <ipxe/segment.h>
+#include <ipxe/io.h>
+#include <ipxe/elf.h>
+#include <ipxe/init.h>
+#include <ipxe/features.h>
+#include <ipxe/uri.h>
+#include <ipxe/version.h>
+
+FEATURE ( FEATURE_IMAGE, "MBOOT", DHCP_EB_FEATURE_MULTIBOOT, 1 );
+
+/**
+ * Maximum number of modules we will allow for
+ *
+ * If this has bitten you: sorry.  I did have a perfect scheme with a
+ * dynamically allocated list of modules on the protected-mode stack,
+ * but it was incompatible with some broken OSes that can only access
+ * low memory at boot time (even though we kindly set up 4GB flat
+ * physical addressing as per the multiboot specification.
+ *
+ */
+#define MAX_MODULES 8
+
+/**
+ * Maximum combined length of command lines
+ *
+ * Again; sorry.  Some broken OSes zero out any non-base memory that
+ * isn't part of the loaded module set, so we can't just use
+ * virt_to_phys(cmdline) to point to the command lines, even though
+ * this would comply with the Multiboot spec.
+ */
+#define MB_MAX_CMDLINE 512
+
+/** Multiboot flags that we support */
+#define MB_SUPPORTED_FLAGS ( MB_FLAG_PGALIGN | MB_FLAG_MEMMAP | \
+                            MB_FLAG_VIDMODE | MB_FLAG_RAW )
+
+/** Compulsory feature multiboot flags */
+#define MB_COMPULSORY_FLAGS 0x0000ffff
+
+/** Optional feature multiboot flags */
+#define MB_OPTIONAL_FLAGS 0xffff0000
+
+/**
+ * Multiboot flags that we don't support
+ *
+ * We only care about the compulsory feature flags (bits 0-15); we are
+ * allowed to ignore the optional feature flags.
+ */
+#define MB_UNSUPPORTED_FLAGS ( MB_COMPULSORY_FLAGS & ~MB_SUPPORTED_FLAGS )
+
+/** A multiboot header descriptor */
+struct multiboot_header_info {
+       /** The actual multiboot header */
+       struct multiboot_header mb;
+       /** Offset of header within the multiboot image */
+       size_t offset;
+};
+
+/** Multiboot module command lines */
+static char __bss16_array ( mb_cmdlines, [MB_MAX_CMDLINE] );
+#define mb_cmdlines __use_data16 ( mb_cmdlines )
+
+/** Offset within module command lines */
+static unsigned int mb_cmdline_offset;
+
+/**
+ * Build multiboot memory map
+ *
+ * @v image            Multiboot image
+ * @v mbinfo           Multiboot information structure
+ * @v mbmemmap         Multiboot memory map
+ * @v limit            Maxmimum number of memory map entries
+ */
+static void multiboot_build_memmap ( struct image *image,
+                                    struct multiboot_info *mbinfo,
+                                    struct multiboot_memory_map *mbmemmap,
+                                    unsigned int limit ) {
+       struct memory_map memmap;
+       unsigned int i;
+
+       /* Get memory map */
+       get_memmap ( &memmap );
+
+       /* Translate into multiboot format */
+       memset ( mbmemmap, 0, sizeof ( *mbmemmap ) );
+       for ( i = 0 ; i < memmap.count ; i++ ) {
+               if ( i >= limit ) {
+                       DBGC ( image, "MULTIBOOT %p limit of %d memmap "
+                              "entries reached\n", image, limit );
+                       break;
+               }
+               mbmemmap[i].size = ( sizeof ( mbmemmap[i] ) -
+                                    sizeof ( mbmemmap[i].size ) );
+               mbmemmap[i].base_addr = memmap.regions[i].start;
+               mbmemmap[i].length = ( memmap.regions[i].end -
+                                      memmap.regions[i].start );
+               mbmemmap[i].type = MBMEM_RAM;
+               mbinfo->mmap_length += sizeof ( mbmemmap[i] );
+               if ( memmap.regions[i].start == 0 )
+                       mbinfo->mem_lower = ( memmap.regions[i].end / 1024 );
+               if ( memmap.regions[i].start == 0x100000 )
+                       mbinfo->mem_upper = ( ( memmap.regions[i].end -
+                                               0x100000 ) / 1024 );
+       }
+}
+
+/**
+ * Add command line in base memory
+ *
+ * @v image            Image
+ * @ret physaddr       Physical address of command line
+ */
+static physaddr_t multiboot_add_cmdline ( struct image *image ) {
+       char *mb_cmdline = ( mb_cmdlines + mb_cmdline_offset );
+       size_t remaining = ( sizeof ( mb_cmdlines ) - mb_cmdline_offset );
+       char *buf = mb_cmdline;
+       size_t len;
+
+       /* Copy image URI to base memory buffer as start of command line */
+       len = ( format_uri ( image->uri, buf, remaining ) + 1 /* NUL */ );
+       if ( len > remaining )
+               len = remaining;
+       mb_cmdline_offset += len;
+       buf += len;
+       remaining -= len;
+
+       /* Copy command line to base memory buffer, if present */
+       if ( image->cmdline ) {
+               mb_cmdline_offset--; /* Strip NUL */
+               buf--;
+               remaining++;
+               len = ( snprintf ( buf, remaining, " %s",
+                                  image->cmdline ) + 1 /* NUL */ );
+               if ( len > remaining )
+                       len = remaining;
+               mb_cmdline_offset += len;
+       }
+
+       return virt_to_phys ( mb_cmdline );
+}
+
+/**
+ * Add multiboot modules
+ *
+ * @v image            Multiboot image
+ * @v start            Start address for modules
+ * @v mbinfo           Multiboot information structure
+ * @v modules          Multiboot module list
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int multiboot_add_modules ( struct image *image, physaddr_t start,
+                                  struct multiboot_info *mbinfo,
+                                  struct multiboot_module *modules,
+                                  unsigned int limit ) {
+       struct image *module_image;
+       struct multiboot_module *module;
+       int rc;
+
+       /* Add each image as a multiboot module */
+       for_each_image ( module_image ) {
+
+               if ( mbinfo->mods_count >= limit ) {
+                       DBGC ( image, "MULTIBOOT %p limit of %d modules "
+                              "reached\n", image, limit );
+                       break;
+               }
+
+               /* Do not include kernel image itself as a module */
+               if ( module_image == image )
+                       continue;
+
+               /* Page-align the module */
+               start = ( ( start + 0xfff ) & ~0xfff );
+
+               /* Prepare segment */
+               if ( ( rc = prep_segment ( phys_to_user ( start ),
+                                          module_image->len,
+                                          module_image->len ) ) != 0 ) {
+                       DBGC ( image, "MULTIBOOT %p could not prepare module "
+                              "%s: %s\n", image, module_image->name,
+                              strerror ( rc ) );
+                       return rc;
+               }
+
+               /* Copy module */
+               memcpy_user ( phys_to_user ( start ), 0,
+                             module_image->data, 0, module_image->len );
+
+               /* Add module to list */
+               module = &modules[mbinfo->mods_count++];
+               module->mod_start = start;
+               module->mod_end = ( start + module_image->len );
+               module->string = multiboot_add_cmdline ( module_image );
+               module->reserved = 0;
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p module %s is [%x,%x)\n",
+                      image, module_image->name, module->mod_start,
+                      module->mod_end );
+               start += module_image->len;
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * The multiboot information structure
+ *
+ * Kept in base memory because some OSes won't find it elsewhere,
+ * along with the other structures belonging to the Multiboot
+ * information table.
+ */
+static struct multiboot_info __bss16 ( mbinfo );
+#define mbinfo __use_data16 ( mbinfo )
+
+/** The multiboot bootloader name */
+static char __bss16_array ( mb_bootloader_name, [32] );
+#define mb_bootloader_name __use_data16 ( mb_bootloader_name )
+
+/** The multiboot memory map */
+static struct multiboot_memory_map
+       __bss16_array ( mbmemmap, [MAX_MEMORY_REGIONS] );
+#define mbmemmap __use_data16 ( mbmemmap )
+
+/** The multiboot module list */
+static struct multiboot_module __bss16_array ( mbmodules, [MAX_MODULES] );
+#define mbmodules __use_data16 ( mbmodules )
+
+/**
+ * Find multiboot header
+ *
+ * @v image            Multiboot file
+ * @v hdr              Multiboot header descriptor to fill in
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int multiboot_find_header ( struct image *image,
+                                  struct multiboot_header_info *hdr ) {
+       uint32_t buf[64];
+       size_t offset;
+       unsigned int buf_idx;
+       uint32_t checksum;
+
+       /* Scan through first 8kB of image file 256 bytes at a time.
+        * (Use the buffering to avoid the overhead of a
+        * copy_from_user() for every dword.)
+        */
+       for ( offset = 0 ; offset < 8192 ; offset += sizeof ( buf[0] ) ) {
+               /* Check for end of image */
+               if ( offset > image->len )
+                       break;
+               /* Refill buffer if applicable */
+               buf_idx = ( ( offset % sizeof ( buf ) ) / sizeof ( buf[0] ) );
+               if ( buf_idx == 0 ) {
+                       copy_from_user ( buf, image->data, offset,
+                                        sizeof ( buf ) );
+               }
+               /* Check signature */
+               if ( buf[buf_idx] != MULTIBOOT_HEADER_MAGIC )
+                       continue;
+               /* Copy header and verify checksum */
+               copy_from_user ( &hdr->mb, image->data, offset,
+                                sizeof ( hdr->mb ) );
+               checksum = ( hdr->mb.magic + hdr->mb.flags +
+                            hdr->mb.checksum );
+               if ( checksum != 0 )
+                       continue;
+               /* Record offset of multiboot header and return */
+               hdr->offset = offset;
+               return 0;
+       }
+
+       /* No multiboot header found */
+       return -ENOEXEC;
+}
+
+/**
+ * Load raw multiboot image into memory
+ *
+ * @v image            Multiboot file
+ * @v hdr              Multiboot header descriptor
+ * @ret entry          Entry point
+ * @ret max            Maximum used address
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int multiboot_load_raw ( struct image *image,
+                               struct multiboot_header_info *hdr,
+                               physaddr_t *entry, physaddr_t *max ) {
+       size_t offset;
+       size_t filesz;
+       size_t memsz;
+       userptr_t buffer;
+       int rc;
+
+       /* Sanity check */
+       if ( ! ( hdr->mb.flags & MB_FLAG_RAW ) ) {
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p is not flagged as a raw image\n",
+                      image );
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       /* Verify and prepare segment */
+       offset = ( hdr->offset - hdr->mb.header_addr + hdr->mb.load_addr );
+       filesz = ( hdr->mb.load_end_addr ?
+                  ( hdr->mb.load_end_addr - hdr->mb.load_addr ) :
+                  ( image->len - offset ) );
+       memsz = ( hdr->mb.bss_end_addr ?
+                 ( hdr->mb.bss_end_addr - hdr->mb.load_addr ) : filesz );
+       buffer = phys_to_user ( hdr->mb.load_addr );
+       if ( ( rc = prep_segment ( buffer, filesz, memsz ) ) != 0 ) {
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p could not prepare segment: %s\n",
+                      image, strerror ( rc ) );
+               return rc;
+       }
+
+       /* Copy image to segment */
+       memcpy_user ( buffer, 0, image->data, offset, filesz );
+
+       /* Record execution entry point and maximum used address */
+       *entry = hdr->mb.entry_addr;
+       *max = ( hdr->mb.load_addr + memsz );
+
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Load ELF multiboot image into memory
+ *
+ * @v image            Multiboot file
+ * @ret entry          Entry point
+ * @ret max            Maximum used address
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int multiboot_load_elf ( struct image *image, physaddr_t *entry,
+                               physaddr_t *max ) {
+       int rc;
+
+       /* Load ELF image*/
+       if ( ( rc = elf_load ( image, entry, max ) ) != 0 ) {
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p ELF image failed to load: %s\n",
+                      image, strerror ( rc ) );
+               return rc;
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Execute multiboot image
+ *
+ * @v image            Multiboot image
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int multiboot_exec ( struct image *image ) {
+       struct multiboot_header_info hdr;
+       physaddr_t entry;
+       physaddr_t max;
+       int rc;
+
+       /* Locate multiboot header, if present */
+       if ( ( rc = multiboot_find_header ( image, &hdr ) ) != 0 ) {
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p has no multiboot header\n",
+                      image );
+               return rc;
+       }
+
+       /* Abort if we detect flags that we cannot support */
+       if ( hdr.mb.flags & MB_UNSUPPORTED_FLAGS ) {
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p flags %08x not supported\n",
+                      image, ( hdr.mb.flags & MB_UNSUPPORTED_FLAGS ) );
+               return -ENOTSUP;
+       }
+
+       /* There is technically a bit MB_FLAG_RAW to indicate whether
+        * this is an ELF or a raw image.  In practice, grub will use
+        * the ELF header if present, and Solaris relies on this
+        * behaviour.
+        */
+       if ( ( ( rc = multiboot_load_elf ( image, &entry, &max ) ) != 0 ) &&
+            ( ( rc = multiboot_load_raw ( image, &hdr, &entry, &max ) ) != 0 ))
+               return rc;
+
+       /* Populate multiboot information structure */
+       memset ( &mbinfo, 0, sizeof ( mbinfo ) );
+       mbinfo.flags = ( MBI_FLAG_LOADER | MBI_FLAG_MEM | MBI_FLAG_MMAP |
+                        MBI_FLAG_CMDLINE | MBI_FLAG_MODS );
+       mb_cmdline_offset = 0;
+       mbinfo.cmdline = multiboot_add_cmdline ( image );
+       mbinfo.mods_addr = virt_to_phys ( mbmodules );
+       mbinfo.mmap_addr = virt_to_phys ( mbmemmap );
+       snprintf ( mb_bootloader_name, sizeof ( mb_bootloader_name ),
+                  "iPXE %s", product_version );
+       mbinfo.boot_loader_name = virt_to_phys ( mb_bootloader_name );
+       if ( ( rc = multiboot_add_modules ( image, max, &mbinfo, mbmodules,
+                                           ( sizeof ( mbmodules ) /
+                                             sizeof ( mbmodules[0] ) ) ) ) !=0)
+               return rc;
+
+       /* Multiboot images may not return and have no callback
+        * interface, so shut everything down prior to booting the OS.
+        */
+       shutdown_boot();
+
+       /* Build memory map after unhiding bootloader memory regions as part of
+        * shutting everything down.
+        */
+       multiboot_build_memmap ( image, &mbinfo, mbmemmap,
+                                ( sizeof(mbmemmap) / sizeof(mbmemmap[0]) ) );
+
+       /* Jump to OS with flat physical addressing */
+       DBGC ( image, "MULTIBOOT %p starting execution at %lx\n",
+              image, entry );
+       __asm__ __volatile__ ( PHYS_CODE ( "pushl %%ebp\n\t"
+                                          "call *%%edi\n\t"
+                                          "popl %%ebp\n\t" )
+                              : : "a" ( MULTIBOOT_BOOTLOADER_MAGIC ),
+                                  "b" ( virt_to_phys ( &mbinfo ) ),
+                                  "D" ( entry )
+                              : "ecx", "edx", "esi", "memory" );
+
+       DBGC ( image, "MULTIBOOT %p returned\n", image );
+
+       /* It isn't safe to continue after calling shutdown() */
+       while ( 1 ) {}
+
+       return -ECANCELED;  /* -EIMPOSSIBLE, anyone? */
+}
+
+/**
+ * Probe multiboot image
+ *
+ * @v image            Multiboot file
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int multiboot_probe ( struct image *image ) {
+       struct multiboot_header_info hdr;
+       int rc;
+
+       /* Locate multiboot header, if present */
+       if ( ( rc = multiboot_find_header ( image, &hdr ) ) != 0 ) {
+               DBGC ( image, "MULTIBOOT %p has no multiboot header\n",
+                      image );
+               return rc;
+       }
+       DBGC ( image, "MULTIBOOT %p found header with flags %08x\n",
+              image, hdr.mb.flags );
+
+       return 0;
+}
+
+/** Multiboot image type */
+struct image_type multiboot_image_type __image_type ( PROBE_MULTIBOOT ) = {
+       .name = "Multiboot",
+       .probe = multiboot_probe,
+       .exec = multiboot_exec,
+};