]> pilppa.org Git - linux-2.6-omap-h63xx.git/blobdiff - drivers/lguest/lguest_user.c
Merge branch 'ucc_geth' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/leo/fsl-soc...
[linux-2.6-omap-h63xx.git] / drivers / lguest / lguest_user.c
index e90d7a783dafab8d94002230812758bea7782cfc..80d1b58c76986b9d245637e4e29999793260ddcd 100644 (file)
@@ -1,36 +1,70 @@
-/* Userspace control of the guest, via /dev/lguest. */
+/*P:200 This contains all the /dev/lguest code, whereby the userspace launcher
+ * controls and communicates with the Guest.  For example, the first write will
+ * tell us the memory size, pagetable, entry point and kernel address offset.
+ * A read will run the Guest until a signal is pending (-EINTR), or the Guest
+ * does a DMA out to the Launcher.  Writes are also used to get a DMA buffer
+ * registered by the Guest and to send the Guest an interrupt. :*/
 #include <linux/uaccess.h>
 #include <linux/miscdevice.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include "lg.h"
 
+/*L:030 setup_regs() doesn't really belong in this file, but it gives us an
+ * early glimpse deeper into the Host so it's worth having here.
+ *
+ * Most of the Guest's registers are left alone: we used get_zeroed_page() to
+ * allocate the structure, so they will be 0. */
 static void setup_regs(struct lguest_regs *regs, unsigned long start)
 {
-       /* Write out stack in format lguest expects, so we can switch to it. */
+       /* There are four "segment" registers which the Guest needs to boot:
+        * The "code segment" register (cs) refers to the kernel code segment
+        * __KERNEL_CS, and the "data", "extra" and "stack" segment registers
+        * refer to the kernel data segment __KERNEL_DS.
+        *
+        * The privilege level is packed into the lower bits.  The Guest runs
+        * at privilege level 1 (GUEST_PL).*/
        regs->ds = regs->es = regs->ss = __KERNEL_DS|GUEST_PL;
        regs->cs = __KERNEL_CS|GUEST_PL;
-       regs->eflags = 0x202;   /* Interrupts enabled. */
+
+       /* The "eflags" register contains miscellaneous flags.  Bit 1 (0x002)
+        * is supposed to always be "1".  Bit 9 (0x200) controls whether
+        * interrupts are enabled.  We always leave interrupts enabled while
+        * running the Guest. */
+       regs->eflags = 0x202;
+
+       /* The "Extended Instruction Pointer" register says where the Guest is
+        * running. */
        regs->eip = start;
-       /* esi points to our boot information (physical address 0) */
+
+       /* %esi points to our boot information, at physical address 0, so don't
+        * touch it. */
 }
 
-/* + addr */
+/*L:310 To send DMA into the Guest, the Launcher needs to be able to ask for a
+ * DMA buffer.  This is done by writing LHREQ_GETDMA and the key to
+ * /dev/lguest. */
 static long user_get_dma(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
 {
        unsigned long key, udma, irq;
 
+       /* Fetch the key they wrote to us. */
        if (get_user(key, input) != 0)
                return -EFAULT;
+       /* Look for a free Guest DMA buffer bound to that key. */
        udma = get_dma_buffer(lg, key, &irq);
        if (!udma)
                return -ENOENT;
 
-       /* We put irq number in udma->used_len. */
+       /* We need to tell the Launcher what interrupt the Guest expects after
+        * the buffer is filled.  We stash it in udma->used_len. */
        lgwrite_u32(lg, udma + offsetof(struct lguest_dma, used_len), irq);
+
+       /* The (guest-physical) address of the DMA buffer is returned from
+        * the write(). */
        return udma;
 }
 
-/* To force the Guest to stop running and return to the Launcher, the
+/*L:315 To force the Guest to stop running and return to the Launcher, the
  * Waker sets writes LHREQ_BREAK and the value "1" to /dev/lguest.  The
  * Launcher then writes LHREQ_BREAK and "0" to release the Waker. */
 static int break_guest_out(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
@@ -54,7 +88,8 @@ static int break_guest_out(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
        }
 }
 
-/* + irq */
+/*L:050 Sending an interrupt is done by writing LHREQ_IRQ and an interrupt
+ * number to /dev/lguest. */
 static int user_send_irq(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
 {
        u32 irq;
@@ -63,14 +98,19 @@ static int user_send_irq(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
                return -EFAULT;
        if (irq >= LGUEST_IRQS)
                return -EINVAL;
+       /* Next time the Guest runs, the core code will see if it can deliver
+        * this interrupt. */
        set_bit(irq, lg->irqs_pending);
        return 0;
 }
 
+/*L:040 Once our Guest is initialized, the Launcher makes it run by reading
+ * from /dev/lguest. */
 static ssize_t read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t*o)
 {
        struct lguest *lg = file->private_data;
 
+       /* You must write LHREQ_INITIALIZE first! */
        if (!lg)
                return -EINVAL;
 
@@ -78,27 +118,52 @@ static ssize_t read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t*o)
        if (current != lg->tsk)
                return -EPERM;
 
+       /* If the guest is already dead, we indicate why */
        if (lg->dead) {
                size_t len;
 
+               /* lg->dead either contains an error code, or a string. */
                if (IS_ERR(lg->dead))
                        return PTR_ERR(lg->dead);
 
+               /* We can only return as much as the buffer they read with. */
                len = min(size, strlen(lg->dead)+1);
                if (copy_to_user(user, lg->dead, len) != 0)
                        return -EFAULT;
                return len;
        }
 
+       /* If we returned from read() last time because the Guest sent DMA,
+        * clear the flag. */
        if (lg->dma_is_pending)
                lg->dma_is_pending = 0;
 
+       /* Run the Guest until something interesting happens. */
        return run_guest(lg, (unsigned long __user *)user);
 }
 
-/* Take: pfnlimit, pgdir, start, pageoffset. */
+/*L:020 The initialization write supplies 4 32-bit values (in addition to the
+ * 32-bit LHREQ_INITIALIZE value).  These are:
+ *
+ * pfnlimit: The highest (Guest-physical) page number the Guest should be
+ * allowed to access.  The Launcher has to live in Guest memory, so it sets
+ * this to ensure the Guest can't reach it.
+ *
+ * pgdir: The (Guest-physical) address of the top of the initial Guest
+ * pagetables (which are set up by the Launcher).
+ *
+ * start: The first instruction to execute ("eip" in x86-speak).
+ *
+ * page_offset: The PAGE_OFFSET constant in the Guest kernel.  We should
+ * probably wean the code off this, but it's a very useful constant!  Any
+ * address above this is within the Guest kernel, and any kernel address can
+ * quickly converted from physical to virtual by adding PAGE_OFFSET.  It's
+ * 0xC0000000 (3G) by default, but it's configurable at kernel build time.
+ */
 static int initialize(struct file *file, const u32 __user *input)
 {
+       /* "struct lguest" contains everything we (the Host) know about a
+        * Guest. */
        struct lguest *lg;
        int err, i;
        u32 args[4];
@@ -106,7 +171,7 @@ static int initialize(struct file *file, const u32 __user *input)
        /* We grab the Big Lguest lock, which protects the global array
         * "lguests" and multiple simultaneous initializations. */
        mutex_lock(&lguest_lock);
-
+       /* You can't initialize twice!  Close the device and start again... */
        if (file->private_data) {
                err = -EBUSY;
                goto unlock;
@@ -117,37 +182,70 @@ static int initialize(struct file *file, const u32 __user *input)
                goto unlock;
        }
 
+       /* Find an unused guest. */
        i = find_free_guest();
        if (i < 0) {
                err = -ENOSPC;
                goto unlock;
        }
+       /* OK, we have an index into the "lguest" array: "lg" is a convenient
+        * pointer. */
        lg = &lguests[i];
+
+       /* Populate the easy fields of our "struct lguest" */
        lg->guestid = i;
        lg->pfn_limit = args[0];
        lg->page_offset = args[3];
+
+       /* We need a complete page for the Guest registers: they are accessible
+        * to the Guest and we can only grant it access to whole pages. */
        lg->regs_page = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
        if (!lg->regs_page) {
                err = -ENOMEM;
                goto release_guest;
        }
+       /* We actually put the registers at the bottom of the page. */
        lg->regs = (void *)lg->regs_page + PAGE_SIZE - sizeof(*lg->regs);
 
+       /* Initialize the Guest's shadow page tables, using the toplevel
+        * address the Launcher gave us.  This allocates memory, so can
+        * fail. */
        err = init_guest_pagetable(lg, args[1]);
        if (err)
                goto free_regs;
 
+       /* Now we initialize the Guest's registers, handing it the start
+        * address. */
        setup_regs(lg->regs, args[2]);
+
+       /* There are a couple of GDT entries the Guest expects when first
+        * booting. */
        setup_guest_gdt(lg);
+
+       /* The timer for lguest's clock needs initialization. */
        init_clockdev(lg);
+
+       /* We keep a pointer to the Launcher task (ie. current task) for when
+        * other Guests want to wake this one (inter-Guest I/O). */
        lg->tsk = current;
+       /* We need to keep a pointer to the Launcher's memory map, because if
+        * the Launcher dies we need to clean it up.  If we don't keep a
+        * reference, it is destroyed before close() is called. */
        lg->mm = get_task_mm(lg->tsk);
+
+       /* Initialize the queue for the waker to wait on */
        init_waitqueue_head(&lg->break_wq);
+
+       /* We remember which CPU's pages this Guest used last, for optimization
+        * when the same Guest runs on the same CPU twice. */
        lg->last_pages = NULL;
+
+       /* We keep our "struct lguest" in the file's private_data. */
        file->private_data = lg;
 
        mutex_unlock(&lguest_lock);
 
+       /* And because this is a write() call, we return the length used. */
        return sizeof(args);
 
 free_regs:
@@ -159,9 +257,15 @@ unlock:
        return err;
 }
 
+/*L:010 The first operation the Launcher does must be a write.  All writes
+ * start with a 32 bit number: for the first write this must be
+ * LHREQ_INITIALIZE to set up the Guest.  After that the Launcher can use
+ * writes of other values to get DMA buffers and send interrupts. */
 static ssize_t write(struct file *file, const char __user *input,
                     size_t size, loff_t *off)
 {
+       /* Once the guest is initialized, we hold the "struct lguest" in the
+        * file private data. */
        struct lguest *lg = file->private_data;
        u32 req;
 
@@ -169,8 +273,11 @@ static ssize_t write(struct file *file, const char __user *input,
                return -EFAULT;
        input += sizeof(req);
 
+       /* If you haven't initialized, you must do that first. */
        if (req != LHREQ_INITIALIZE && !lg)
                return -EINVAL;
+
+       /* Once the Guest is dead, all you can do is read() why it died. */
        if (lg && lg->dead)
                return -ENOENT;
 
@@ -192,33 +299,72 @@ static ssize_t write(struct file *file, const char __user *input,
        }
 }
 
+/*L:060 The final piece of interface code is the close() routine.  It reverses
+ * everything done in initialize().  This is usually called because the
+ * Launcher exited.
+ *
+ * Note that the close routine returns 0 or a negative error number: it can't
+ * really fail, but it can whine.  I blame Sun for this wart, and K&R C for
+ * letting them do it. :*/
 static int close(struct inode *inode, struct file *file)
 {
        struct lguest *lg = file->private_data;
 
+       /* If we never successfully initialized, there's nothing to clean up */
        if (!lg)
                return 0;
 
+       /* We need the big lock, to protect from inter-guest I/O and other
+        * Launchers initializing guests. */
        mutex_lock(&lguest_lock);
        /* Cancels the hrtimer set via LHCALL_SET_CLOCKEVENT. */
        hrtimer_cancel(&lg->hrt);
+       /* Free any DMA buffers the Guest had bound. */
        release_all_dma(lg);
+       /* Free up the shadow page tables for the Guest. */
        free_guest_pagetable(lg);
+       /* Now all the memory cleanups are done, it's safe to release the
+        * Launcher's memory management structure. */
        mmput(lg->mm);
+       /* If lg->dead doesn't contain an error code it will be NULL or a
+        * kmalloc()ed string, either of which is ok to hand to kfree(). */
        if (!IS_ERR(lg->dead))
                kfree(lg->dead);
+       /* We can free up the register page we allocated. */
        free_page(lg->regs_page);
+       /* We clear the entire structure, which also marks it as free for the
+        * next user. */
        memset(lg, 0, sizeof(*lg));
+       /* Release lock and exit. */
        mutex_unlock(&lguest_lock);
+
        return 0;
 }
 
+/*L:000
+ * Welcome to our journey through the Launcher!
+ *
+ * The Launcher is the Host userspace program which sets up, runs and services
+ * the Guest.  In fact, many comments in the Drivers which refer to "the Host"
+ * doing things are inaccurate: the Launcher does all the device handling for
+ * the Guest.  The Guest can't tell what's done by the the Launcher and what by
+ * the Host.
+ *
+ * Just to confuse you: to the Host kernel, the Launcher *is* the Guest and we
+ * shall see more of that later.
+ *
+ * We begin our understanding with the Host kernel interface which the Launcher
+ * uses: reading and writing a character device called /dev/lguest.  All the
+ * work happens in the read(), write() and close() routines: */
 static struct file_operations lguest_fops = {
        .owner   = THIS_MODULE,
        .release = close,
        .write   = write,
        .read    = read,
 };
+
+/* This is a textbook example of a "misc" character device.  Populate a "struct
+ * miscdevice" and register it with misc_register(). */
 static struct miscdevice lguest_dev = {
        .minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR,
        .name   = "lguest",