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[FreeBSD/FreeBSD.git] / stand / man / loader.8
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20 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23 .\" SUCH DAMAGE.
24 .\"
25 .\" $FreeBSD$
26 .\"
27 .Dd October 8, 2021
28 .Dt LOADER 8
29 .Os
30 .Sh NAME
31 .Nm loader
32 .Nd kernel bootstrapping final stage
33 .Sh DESCRIPTION
34 The program called
35 .Nm
36 is the final stage of
37 .Fx Ns 's
38 kernel bootstrapping process.
39 On IA32 (i386) architectures, it is a
40 .Pa BTX
41 client.
42 It is linked statically to
43 .Xr libstand 3
44 and usually located in the directory
45 .Pa /boot .
46 .Pp
47 It provides a scripting language that can be used to
48 automate tasks, do pre-configuration or assist in recovery
49 procedures.
50 This scripting language is roughly divided in
51 two main components.
52 The smaller one is a set of commands
53 designed for direct use by the casual user, called "builtin
54 commands" for historical reasons.
55 The main drive behind these commands is user-friendliness.
56 The bigger component is an
57 .Tn ANS
58 Forth compatible Forth interpreter based on FICL, by
59 .An John Sadler .
60 .Pp
61 During initialization,
62 .Nm
63 will probe for a console and set the
64 .Va console
65 variable, or set it to serial console
66 .Pq Dq Li comconsole
67 if the previous boot stage used that.
68 If multiple consoles are selected, they will be listed separated by spaces.
69 Then, devices are probed,
70 .Va currdev
71 and
72 .Va loaddev
73 are set, and
74 .Va LINES
75 is set to 24.
76 Next,
77 .Tn FICL
78 is initialized, the builtin words are added to its vocabulary, and
79 .Pa /boot/loader.4th
80 is processed if it exists.
81 No disk switching is possible while that file is being read.
82 The inner interpreter
83 .Nm
84 will use with
85 .Tn FICL
86 is then set to
87 .Ic interpret ,
88 which is
89 .Tn FICL Ns 's
90 default.
91 After that,
92 .Pa /boot/loader.rc
93 is processed if available.
94 These files are processed through the
95 .Ic include
96 command, which reads all of them into memory before processing them,
97 making disk changes possible.
98 .Pp
99 At this point, if an
100 .Ic autoboot
101 has not been tried, and if
102 .Va autoboot_delay
103 is not set to
104 .Dq Li NO
105 (not case sensitive), then an
106 .Ic autoboot
107 will be tried.
108 If the system gets past this point,
109 .Va prompt
110 will be set and
111 .Nm
112 will engage interactive mode.
113 Please note that historically even when
114 .Va autoboot_delay
115 is set to
116 .Dq Li 0
117 user will be able to interrupt autoboot process by pressing some key
118 on the console while kernel and modules are being loaded.
119 In some
120 cases such behaviour may be undesirable, to prevent it set
121 .Va autoboot_delay
122 to
123 .Dq Li -1 ,
124 in this case
125 .Nm
126 will engage interactive mode only if
127 .Ic autoboot
128 has failed.
129 .Sh BUILTIN COMMANDS
130 In
131 .Nm ,
132 builtin commands take parameters from the command line.
133 Presently,
134 the only way to call them from a script is by using
135 .Pa evaluate
136 on a string.
137 If an error condition occurs, an exception will be generated,
138 which can be intercepted using
139 .Tn ANS
140 Forth exception handling
141 words.
142 If not intercepted, an error message will be displayed and
143 the interpreter's state will be reset, emptying the stack and restoring
144 interpreting mode.
145 .Pp
146 The builtin commands available are:
147 .Pp
148 .Bl -tag -width Ds -compact
149 .It Ic autoboot Op Ar seconds Op Ar prompt
150 Proceeds to bootstrap the system after a number of seconds, if not
151 interrupted by the user.
152 Displays a countdown prompt
153 warning the user the system is about to be booted,
154 unless interrupted by a key press.
155 The kernel will be loaded first if necessary.
156 Defaults to 10 seconds.
157 .Pp
158 .It Ic bcachestat
159 Displays statistics about disk cache usage.
160 For debugging only.
161 .Pp
162 .It Ic boot
163 .It Ic boot Ar kernelname Op Cm ...
164 .It Ic boot Fl flag Cm ...
165 Immediately proceeds to bootstrap the system, loading the kernel
166 if necessary.
167 Any flags or arguments are passed to the kernel, but they
168 must precede the kernel name, if a kernel name is provided.
169 .Pp
170 .Em WARNING :
171 The behavior of this builtin is changed if
172 .Xr loader.4th 8
173 is loaded.
174 .Pp
175 .It Ic echo Xo
176 .Op Fl n
177 .Op Aq message
178 .Xc
179 Displays text on the screen.
180 A new line will be printed unless
181 .Fl n
182 is specified.
183 .Pp
184 .It Ic heap
185 Displays memory usage statistics.
186 For debugging purposes only.
187 .Pp
188 .It Ic help Op topic Op subtopic
189 Shows help messages read from
190 .Pa /boot/loader.help .
191 The special topic
192 .Em index
193 will list the topics available.
194 .Pp
195 .It Ic include Ar file Op Ar
196 Process script files.
197 Each file, in turn, is completely read into memory,
198 and then each of its lines is passed to the command line interpreter.
199 If any error is returned by the interpreter, the include
200 command aborts immediately, without reading any other files, and
201 returns an error itself (see
202 .Sx ERRORS ) .
203 .Pp
204 .It Ic load Xo
205 .Op Fl t Ar type
206 .Ar file Cm ...
207 .Xc
208 Loads a kernel, kernel loadable module (kld), disk image,
209 or file of opaque contents tagged as being of the type
210 .Ar type .
211 Kernel and modules can be either in a.out or ELF format.
212 Any arguments passed after the name of the file to be loaded
213 will be passed as arguments to that file.
214 Use the
215 .Li md_image
216 type to make the kernel create a file-backed
217 .Xr md 4
218 disk.
219 This is useful for booting from a temporary rootfs.
220 Currently, argument passing does not work for the kernel.
221 .Pp
222 .It Ic load_geli Xo
223 .Op Fl n Ar keyno
224 .Ar prov Ar file
225 .Xc
226 Loads a
227 .Xr geli 8
228 encryption keyfile for the given provider name.
229 The key index can be specified via
230 .Ar keyno
231 or will default to zero.
232 .Pp
233 .It Ic ls Xo
234 .Op Fl l
235 .Op Ar path
236 .Xc
237 Displays a listing of files in the directory
238 .Ar path ,
239 or the root directory if
240 .Ar path
241 is not specified.
242 If
243 .Fl l
244 is specified, file sizes will be shown too.
245 .Pp
246 .It Ic lsdev Op Fl v
247 Lists all of the devices from which it may be possible to load modules,
248 as well as ZFS pools.
249 If
250 .Fl v
251 is specified, more details are printed, including ZFS pool information
252 in a format that resembles
253 .Nm zpool Cm status
254 output.
255 .Pp
256 .It Ic lsmod Op Fl v
257 Displays loaded modules.
258 If
259 .Fl v
260 is specified, more details are shown.
261 .Pp
262 .It Ic lszfs Ar filesystem
263 A ZFS extended command that can be used to explore the ZFS filesystem
264 hierarchy in a pool.
265 Lists the immediate children of the
266 .Ar filesystem .
267 The filesystem hierarchy is rooted at a filesystem with the same name
268 as the pool.
269 .Pp
270 .It Ic more Ar file Op Ar
271 Display the files specified, with a pause at each
272 .Va LINES
273 displayed.
274 .Pp
275 .It Ic pnpscan Op Fl v
276 Scans for Plug-and-Play devices.
277 This is not functional at present.
278 .Pp
279 .It Ic read Xo
280 .Op Fl t Ar seconds
281 .Op Fl p Ar prompt
282 .Op Va variable
283 .Xc
284 Reads a line of input from the terminal, storing it in
285 .Va variable
286 if specified.
287 A timeout can be specified with
288 .Fl t ,
289 though it will be canceled at the first key pressed.
290 A prompt may also be displayed through the
291 .Fl p
292 flag.
293 .Pp
294 .It Ic reboot
295 Immediately reboots the system.
296 .Pp
297 .It Ic set Ar variable
298 .It Ic set Ar variable Ns = Ns Ar value
299 Set loader's environment variables.
300 .Pp
301 .It Ic show Op Va variable
302 Displays the specified variable's value, or all variables and their
303 values if
304 .Va variable
305 is not specified.
306 .Pp
307 .It Ic unload
308 Remove all modules from memory.
309 .Pp
310 .It Ic unset Va variable
311 Removes
312 .Va variable
313 from the environment.
314 .Pp
315 .It Ic \&?
316 Lists available commands.
317 .El
318 .Ss BUILTIN ENVIRONMENT VARIABLES
319 The
320 .Nm
321 has actually two different kinds of
322 .Sq environment
323 variables.
324 There are ANS Forth's
325 .Em environmental queries ,
326 and a separate space of environment variables used by builtins, which
327 are not directly available to Forth words.
328 It is the latter type that this section covers.
329 .Pp
330 Environment variables can be set and unset through the
331 .Ic set
332 and
333 .Ic unset
334 builtins, and can have their values interactively examined through the
335 use of the
336 .Ic show
337 builtin.
338 Their values can also be accessed as described in
339 .Sx BUILTIN PARSER .
340 .Pp
341 Notice that these environment variables are not inherited by any shell
342 after the system has been booted.
343 .Pp
344 A few variables are set automatically by
345 .Nm .
346 Others can affect the behavior of either
347 .Nm
348 or the kernel at boot.
349 Some options may require a value,
350 while others define behavior just by being set.
351 Both types of builtin variables are described below.
352 .Bl -tag -width bootfile
353 .It Va autoboot_delay
354 Number of seconds
355 .Ic autoboot
356 will wait before booting.
357 Configuration options are described in
358 .Xr loader.conf 5 .
359 .It Va boot_askname
360 Instructs the kernel to prompt the user for the name of the root device
361 when the kernel is booted.
362 .It Va boot_cdrom
363 Instructs the kernel to try to mount the root file system from CD-ROM.
364 .It Va boot_ddb
365 Instructs the kernel to start in the DDB debugger, rather than
366 proceeding to initialize when booted.
367 .It Va boot_dfltroot
368 Instructs the kernel to mount the statically compiled-in root file system.
369 .It Va boot_gdb
370 Selects gdb-remote mode for the kernel debugger by default.
371 .It Va boot_multicons
372 Enables multiple console support in the kernel early on boot.
373 In a running system, console configuration can be manipulated
374 by the
375 .Xr conscontrol 8
376 utility.
377 .It Va boot_mute
378 All kernel console output is suppressed when console is muted.
379 In a running system, the state of console muting can be manipulated by the
380 .Xr conscontrol 8
381 utility.
382 .It Va boot_pause
383 During the device probe, pause after each line is printed.
384 .It Va boot_serial
385 Force the use of a serial console even when an internal console
386 is present.
387 .It Va boot_single
388 Prevents the kernel from initiating a multi-user startup; instead,
389 a single-user mode will be entered when the kernel has finished
390 device probing.
391 .It Va boot_verbose
392 Setting this variable causes extra debugging information to be printed
393 by the kernel during the boot phase.
394 .It Va bootfile
395 List of semicolon-separated search path for bootable kernels.
396 The default is
397 .Dq Li kernel .
398 .It Va comconsole_speed
399 Defines the speed of the serial console (i386 and amd64 only).
400 If the previous boot stage indicated that a serial console is in use
401 then this variable is initialized to the current speed of the console
402 serial port.
403 Otherwise it is set to 9600 unless this was overridden using the
404 .Va BOOT_COMCONSOLE_SPEED
405 variable when
406 .Nm
407 was compiled.
408 Changes to the
409 .Va comconsole_speed
410 variable take effect immediately.
411 .It Va comconsole_port
412 Defines the base i/o port used to access console UART
413 (i386 and amd64 only).
414 If the variable is not set, its assumed value is 0x3F8, which
415 corresponds to PC port COM1, unless overridden by
416 .Va BOOT_COMCONSOLE_PORT
417 variable during the compilation of
418 .Nm .
419 Setting the
420 .Va comconsole_port
421 variable automatically set
422 .Va hw.uart.console
423 environment variable to provide a hint to kernel for location of the console.
424 Loader console is changed immediately after variable
425 .Va comconsole_port
426 is set.
427 .It Va comconsole_pcidev
428 Defines the location of a PCI device of the 'simple communication'
429 class to be used as the serial console UART (i386 and amd64 only).
430 The syntax of the variable is
431 .Li 'bus:device:function[:bar]' ,
432 where all members must be numeric, with possible
433 .Li 0x
434 prefix to indicate a hexadecimal value.
435 The
436 .Va bar
437 member is optional and assumed to be 0x10 if omitted.
438 The bar must decode i/o space.
439 Setting the variable
440 .Va comconsole_pcidev
441 automatically sets the variable
442 .Va comconsole_port
443 to the base of the selected bar, and hint
444 .Va hw.uart.console .
445 Loader console is changed immediately after variable
446 .Va comconsole_pcidev
447 is set.
448 .It Va console
449 Defines the current console or consoles.
450 Multiple consoles may be specified.
451 In that case, the first listed console will become the default console for
452 userland output (e.g.\& from
453 .Xr init 8 ) .
454 .It Va currdev
455 Selects the default device to loader the kernel from.
456 The syntax is:
457 .Dl Ic loader_device:
458 or
459 .Dl Ic zfs:dataset:
460 Examples:
461 .Dl Ic disk0p2:
462 .Dl Ic zfs:zroot/ROOT/default:
463 .It Va dumpdev
464 Sets the device for kernel dumps.
465 This can be used to ensure that a device is configured before the corresponding
466 .Va dumpdev
467 directive from
468 .Xr rc.conf 5
469 has been processed, allowing kernel panics that happen during the early stages
470 of boot to be captured.
471 .It Va init_chroot
472 See
473 .Xr init 8 .
474 .It Va init_exec
475 See
476 .Xr init 8 .
477 .It Va init_path
478 Sets the list of binaries which the kernel will try to run as the initial
479 process.
480 The first matching binary is used.
481 The default list is
482 .Dq Li /sbin/init:/sbin/oinit:/sbin/init.bak:\:/rescue/init .
483 .It Va init_script
484 See
485 .Xr init 8 .
486 .It Va init_shell
487 See
488 .Xr init 8 .
489 .It Va interpret
490 Has the value
491 .Dq Li OK
492 if the Forth's current state is interpreting.
493 .It Va LINES
494 Define the number of lines on the screen, to be used by the pager.
495 .It Va module_path
496 Sets the list of directories which will be searched for modules
497 named in a load command or implicitly required by a dependency.
498 The default value for this variable is
499 .Dq Li /boot/kernel;/boot/modules .
500 .It Va num_ide_disks
501 Sets the number of IDE disks as a workaround for some problems in
502 finding the root disk at boot.
503 This has been deprecated in favor of
504 .Va root_disk_unit .
505 .It Va prompt
506 Value of
507 .Nm Ns 's
508 prompt.
509 Defaults to
510 .Dq Li "${interpret}" .
511 If variable
512 .Va prompt
513 is unset, the default prompt is
514 .Ql > .
515 .It Va root_disk_unit
516 If the code which detects the disk unit number for the root disk is
517 confused, e.g.\& by a mix of SCSI and IDE disks, or IDE disks with
518 gaps in the sequence (e.g.\& no primary slave), the unit number can
519 be forced by setting this variable.
520 .It Va rootdev
521 By default the value of
522 .Va currdev
523 is used to set the root file system
524 when the kernel is booted.
525 This can be overridden by setting
526 .Va rootdev
527 explicitly.
528 .El
529 .Pp
530 Other variables are used to override kernel tunable parameters.
531 The following tunables are available:
532 .Bl -tag -width Va
533 .It Va efi.rt.disabled
534 Disable UEFI runtime services in the kernel, if applicable.
535 Runtime services are only available and used if the kernel is booted in a UEFI
536 environment.
537 .It Va hw.physmem
538 Limit the amount of physical memory the system will use.
539 By default the size is in bytes, but the
540 .Cm k , K , m , M , g
541 and
542 .Cm G
543 suffixes
544 are also accepted and indicate kilobytes, megabytes and gigabytes
545 respectively.
546 An invalid suffix will result in the variable being ignored by the
547 kernel.
548 .It Va hw.pci.host_start_mem , hw.acpi.host_start_mem
549 When not otherwise constrained, this limits the memory start
550 address.
551 The default is 0x80000000 and should be set to at least size of the
552 memory and not conflict with other resources.
553 Typically, only systems without PCI bridges need to set this variable
554 since PCI bridges typically constrain the memory starting address
555 (and the variable is only used when bridges do not constrain this
556 address).
557 .It Va hw.pci.enable_io_modes
558 Enable PCI resources which are left off by some BIOSes or are not
559 enabled correctly by the device driver.
560 Tunable value set to ON (1) by default, but this may cause problems
561 with some peripherals.
562 .It Va kern.maxusers
563 Set the size of a number of statically allocated system tables; see
564 .Xr tuning 7
565 for a description of how to select an appropriate value for this
566 tunable.
567 When set, this tunable replaces the value declared in the kernel
568 compile-time configuration file.
569 .It Va kern.ipc.nmbclusters
570 Set the number of mbuf clusters to be allocated.
571 The value cannot be set below the default
572 determined when the kernel was compiled.
573 .It Va kern.ipc.nsfbufs
574 Set the number of
575 .Xr sendfile 2
576 buffers to be allocated.
577 Overrides
578 .Dv NSFBUFS .
579 Not all architectures use such buffers; see
580 .Xr sendfile 2
581 for details.
582 .It Va kern.maxswzone
583 Limits the amount of KVM to be used to hold swap
584 metadata, which directly governs the
585 maximum amount of swap the system can support,
586 at the rate of approximately 200 MB of swap space
587 per 1 MB of metadata.
588 This value is specified in bytes of KVA space.
589 If no value is provided, the system allocates
590 enough memory to handle an amount of swap
591 that corresponds to eight times the amount of
592 physical memory present in the system.
593 .Pp
594 Note that swap metadata can be fragmented,
595 which means that the system can run out of
596 space before it reaches the theoretical limit.
597 Therefore, care should be taken to not configure
598 more swap than approximately half of the
599 theoretical maximum.
600 .Pp
601 Running out of space for swap metadata can leave
602 the system in an unrecoverable state.
603 Therefore, you should only change
604 this parameter if you need to greatly extend the
605 KVM reservation for other resources such as the
606 buffer cache or
607 .Va kern.ipc.nmbclusters .
608 Modifies kernel option
609 .Dv VM_SWZONE_SIZE_MAX .
610 .It Va kern.maxbcache
611 Limits the amount of KVM reserved for use by the
612 buffer cache, specified in bytes.
613 The default maximum is 200MB on i386,
614 and 400MB on amd64 and sparc64.
615 This parameter is used to
616 prevent the buffer cache from eating too much
617 KVM in large-memory machine configurations.
618 Only mess around with this parameter if you need to
619 greatly extend the KVM reservation for other resources
620 such as the swap zone or
621 .Va kern.ipc.nmbclusters .
622 Note that
623 the NBUF parameter will override this limit.
624 Modifies
625 .Dv VM_BCACHE_SIZE_MAX .
626 .It Va kern.msgbufsize
627 Sets the size of the kernel message buffer.
628 The default limit of 96KB is usually sufficient unless
629 large amounts of trace data need to be collected
630 between opportunities to examine the buffer or
631 dump it to a file.
632 Overrides kernel option
633 .Dv MSGBUF_SIZE .
634 .It Va machdep.disable_mtrrs
635 Disable the use of i686 MTRRs (x86 only).
636 .It Va net.inet.tcp.tcbhashsize
637 Overrides the compile-time set value of
638 .Dv TCBHASHSIZE
639 or the preset default of 512.
640 Must be a power of 2.
641 .It Va twiddle_divisor
642 Throttles the output of the
643 .Sq twiddle
644 I/O progress indicator displayed while loading the kernel and modules.
645 This is useful on slow serial consoles where the time spent waiting for
646 these characters to be written can add up to many seconds.
647 The default is 1 (full speed); a value of 2 spins half as fast, and so on.
648 .It Va vm.kmem_size
649 Sets the size of kernel memory (bytes).
650 This overrides the value determined when the kernel was compiled.
651 Modifies
652 .Dv VM_KMEM_SIZE .
653 .It Va vm.kmem_size_min
654 .It Va vm.kmem_size_max
655 Sets the minimum and maximum (respectively) amount of kernel memory
656 that will be automatically allocated by the kernel.
657 These override the values determined when the kernel was compiled.
658 Modifies
659 .Dv VM_KMEM_SIZE_MIN
660 and
661 .Dv VM_KMEM_SIZE_MAX .
662 .El
663 .Ss ZFS FEATURES
664 .Nm
665 supports the following format for specifying ZFS filesystems which
666 can be used wherever
667 .Xr loader 8
668 refers to a device specification:
669 .Pp
670 .Ar zfs:pool/filesystem:
671 .Pp
672 where
673 .Pa pool/filesystem
674 is a ZFS filesystem name as described in
675 .Xr zfs 8 .
676 .Pp
677 If
678 .Pa /etc/fstab
679 does not have an entry for the root filesystem and
680 .Va vfs.root.mountfrom
681 is not set, but
682 .Va currdev
683 refers to a ZFS filesystem, then
684 .Nm
685 will instruct kernel to use that filesystem as the root filesystem.
686 .Ss BUILTIN PARSER
687 When a builtin command is executed, the rest of the line is taken
688 by it as arguments, and it is processed by a special parser which
689 is not used for regular Forth commands.
690 .Pp
691 This special parser applies the following rules to the parsed text:
692 .Bl -enum
693 .It
694 All backslash characters are preprocessed.
695 .Bl -bullet
696 .It
697 \eb , \ef , \er , \en and \et are processed as in C.
698 .It
699 \es is converted to a space.
700 .It
701 \ev is converted to
702 .Tn ASCII
703 11.
704 .It
705 \ez is just skipped.
706 Useful for things like
707 .Dq \e0xf\ez\e0xf .
708 .It
709 \e0xN and \e0xNN are replaced by the hex N or NN.
710 .It
711 \eNNN is replaced by the octal NNN
712 .Tn ASCII
713 character.
714 .It
715 \e" , \e' and \e$ will escape these characters, preventing them from
716 receiving special treatment in Step 2, described below.
717 .It
718 \e\e will be replaced with a single \e .
719 .It
720 In any other occurrence, backslash will just be removed.
721 .El
722 .It
723 Every string between non-escaped quotes or double-quotes will be treated
724 as a single word for the purposes of the remaining steps.
725 .It
726 Replace any
727 .Li $VARIABLE
728 or
729 .Li ${VARIABLE}
730 with the value of the environment variable
731 .Va VARIABLE .
732 .It
733 Space-delimited arguments are passed to the called builtin command.
734 Spaces can also be escaped through the use of \e\e .
735 .El
736 .Pp
737 An exception to this parsing rule exists, and is described in
738 .Sx BUILTINS AND FORTH .
739 .Ss BUILTINS AND FORTH
740 All builtin words are state-smart, immediate words.
741 If interpreted, they behave exactly as described previously.
742 If they are compiled, though,
743 they extract their arguments from the stack instead of the command line.
744 .Pp
745 If compiled, the builtin words expect to find, at execution time, the
746 following parameters on the stack:
747 .D1 Ar addrN lenN ... addr2 len2 addr1 len1 N
748 where
749 .Ar addrX lenX
750 are strings which will compose the command line that will be parsed
751 into the builtin's arguments.
752 Internally, these strings are concatenated in from 1 to N,
753 with a space put between each one.
754 .Pp
755 If no arguments are passed, a 0
756 .Em must
757 be passed, even if the builtin accepts no arguments.
758 .Pp
759 While this behavior has benefits, it has its trade-offs.
760 If the execution token of a builtin is acquired (through
761 .Ic '
762 or
763 .Ic ['] ) ,
764 and then passed to
765 .Ic catch
766 or
767 .Ic execute ,
768 the builtin behavior will depend on the system state
769 .Bf Em
770 at the time
771 .Ic catch
772 or
773 .Ic execute
774 is processed!
775 .Ef
776 This is particularly annoying for programs that want or need to
777 handle exceptions.
778 In this case, the use of a proxy is recommended.
779 For example:
780 .Dl : (boot) boot ;
781 .Sh FICL
782 .Tn FICL
783 is a Forth interpreter written in C, in the form of a forth
784 virtual machine library that can be called by C functions and vice
785 versa.
786 .Pp
787 In
788 .Nm ,
789 each line read interactively is then fed to
790 .Tn FICL ,
791 which may call
792 .Nm
793 back to execute the builtin words.
794 The builtin
795 .Ic include
796 will also feed
797 .Tn FICL ,
798 one line at a time.
799 .Pp
800 The words available to
801 .Tn FICL
802 can be classified into four groups.
803 The
804 .Tn ANS
805 Forth standard words, extra
806 .Tn FICL
807 words, extra
808 .Fx
809 words, and the builtin commands;
810 the latter were already described.
811 The
812 .Tn ANS
813 Forth standard words are listed in the
814 .Sx STANDARDS
815 section.
816 The words falling in the two other groups are described in the
817 following subsections.
818 .Ss FICL EXTRA WORDS
819 .Bl -tag -width wid-set-super
820 .It Ic .env
821 .It Ic .ver
822 .It Ic -roll
823 .It Ic 2constant
824 .It Ic >name
825 .It Ic body>
826 .It Ic compare
827 This is the STRING word set's
828 .Ic compare .
829 .It Ic compile-only
830 .It Ic endif
831 .It Ic forget-wid
832 .It Ic parse-word
833 .It Ic sliteral
834 This is the STRING word set's
835 .Ic sliteral .
836 .It Ic wid-set-super
837 .It Ic w@
838 .It Ic w!
839 .It Ic x.
840 .It Ic empty
841 .It Ic cell-
842 .It Ic -rot
843 .El
844 .Ss FREEBSD EXTRA WORDS
845 .Bl -tag -width XXXXXXXX
846 .It Ic \&$ Pq --
847 Evaluates the remainder of the input buffer, after having printed it first.
848 .It Ic \&% Pq --
849 Evaluates the remainder of the input buffer under a
850 .Ic catch
851 exception guard.
852 .It Ic .#
853 Works like
854 .Ic "."
855 but without outputting a trailing space.
856 .It Ic fclose Pq Ar fd --
857 Closes a file.
858 .It Ic fkey Pq Ar fd -- char
859 Reads a single character from a file.
860 .It Ic fload Pq Ar fd --
861 Processes a file
862 .Em fd .
863 .It Ic fopen Pq Ar addr len mode Li -- Ar fd
864 Opens a file.
865 Returns a file descriptor, or \-1 in case of failure.
866 The
867 .Ar mode
868 parameter selects whether the file is to be opened for read access, write
869 access, or both.
870 The constants
871 .Dv O_RDONLY , O_WRONLY ,
872 and
873 .Dv O_RDWR
874 are defined in
875 .Pa /boot/support.4th ,
876 indicating read only, write only, and read-write access, respectively.
877 .It Xo
878 .Ic fread
879 .Pq Ar fd addr len -- len'
880 .Xc
881 Tries to read
882 .Em len
883 bytes from file
884 .Em fd
885 into buffer
886 .Em addr .
887 Returns the actual number of bytes read, or -1 in case of error or end of
888 file.
889 .It Ic heap? Pq -- Ar cells
890 Return the space remaining in the dictionary heap, in cells.
891 This is not related to the heap used by dynamic memory allocation words.
892 .It Ic inb Pq Ar port -- char
893 Reads a byte from a port.
894 .It Ic key Pq -- Ar char
895 Reads a single character from the console.
896 .It Ic key? Pq -- Ar flag
897 Returns
898 .Ic true
899 if there is a character available to be read from the console.
900 .It Ic ms Pq Ar u --
901 Waits
902 .Em u
903 microseconds.
904 .It Ic outb Pq Ar port char --
905 Writes a byte to a port.
906 .It Ic seconds Pq -- Ar u
907 Returns the number of seconds since midnight.
908 .It Ic tib> Pq -- Ar addr len
909 Returns the remainder of the input buffer as a string on the stack.
910 .It Ic trace! Pq Ar flag --
911 Activates or deactivates tracing.
912 Does not work with
913 .Ic catch .
914 .El
915 .Ss FREEBSD DEFINED ENVIRONMENTAL QUERIES
916 .Bl -tag -width Ds
917 .It arch-i386
918 .Ic TRUE
919 if the architecture is IA32.
920 .It FreeBSD_version
921 .Fx
922 version at compile time.
923 .It loader_version
924 .Nm
925 version.
926 .El
927 .Sh SECURITY
928 Access to the
929 .Nm
930 command line provides several ways of compromising system security,
931 including, but not limited to:
932 .Pp
933 .Bl -bullet
934 .It
935 Booting from removable storage, by setting the
936 .Va currdev
937 or
938 .Va loaddev
939 variables
940 .It
941 Executing binary of choice, by setting the
942 .Va init_path
943 or
944 .Va init_script
945 variables
946 .It
947 Overriding ACPI DSDT to inject arbitrary code into the ACPI subsystem
948 .El
949 .Pp
950 One can prevent unauthorized access
951 to the
952 .Nm
953 command line by setting the
954 .Va password ,
955 or setting
956 .Va autoboot_delay
957 to -1.
958 See
959 .Xr loader.conf 5
960 for details.
961 In order for this to be effective, one should also configure the firmware
962 (BIOS or UEFI) to prevent booting from unauthorized devices.
963 .Sh MD
964 Memory disk (MD) can be used when the
965 .Nm
966 was compiled with
967 .Va MD_IMAGE_SIZE .
968 The size of the memory disk is determined by
969 .Va MD_IMAGE_SIZE .
970 If MD available, a file system can be embedded into the
971 .Nm
972 with
973 .Pa /sys/tools/embed_mfs.sh .
974 Then, MD will be probed and be set to
975 .Va currdev
976 during initialization.
977 .Pp
978 Currently, MD is only supported in
979 .Xr loader.efi 8 .
980 .Sh FILES
981 .Bl -tag -width /usr/share/examples/bootforth/ -compact
982 .It Pa /boot/loader
983 .Nm
984 itself.
985 .It Pa /boot/loader.4th
986 Additional
987 .Tn FICL
988 initialization.
989 .It Pa /boot/defaults/loader.conf
990 .It Pa /boot/loader.4th
991 Extra builtin-like words.
992 .It Pa /boot/loader.conf
993 .It Pa /boot/loader.conf.local
994 .Nm
995 configuration files, as described in
996 .Xr loader.conf 5 .
997 .It Pa /boot/loader.rc
998 .Nm
999 bootstrapping script.
1000 .It Pa /boot/loader.help
1001 Loaded by
1002 .Ic help .
1003 Contains the help messages.
1004 .It Pa /boot/support.4th
1005 .Pa loader.conf
1006 processing words.
1007 .It Pa /usr/share/examples/bootforth/
1008 Assorted examples.
1009 .El
1010 .Sh EXAMPLES
1011 Boot in single user mode:
1012 .Pp
1013 .Dl boot -s
1014 .Pp
1015 Load the kernel, a splash screen, and then autoboot in five seconds.
1016 Notice that a kernel must be loaded before any other
1017 .Ic load
1018 command is attempted.
1019 .Bd -literal -offset indent
1020 load kernel
1021 load splash_bmp
1022 load -t splash_image_data /boot/chuckrulez.bmp
1023 autoboot 5
1024 .Ed
1025 .Pp
1026 Set the disk unit of the root device to 2, and then boot.
1027 This would be needed in a system with two IDE disks,
1028 with the second IDE disk hardwired to ada2 instead of ada1.
1029 .Bd -literal -offset indent
1030 set root_disk_unit=2
1031 boot /boot/kernel/kernel
1032 .Ed
1033 .Pp
1034 Set the default device used for loading a kernel from a ZFS filesystem:
1035 .Bd -literal -offset indent
1036 set currdev=zfs:tank/ROOT/knowngood:
1037 .Ed
1038 .Pp
1039 .Sh ERRORS
1040 The following values are thrown by
1041 .Nm :
1042 .Bl -tag -width XXXXX -offset indent
1043 .It 100
1044 Any type of error in the processing of a builtin.
1045 .It -1
1046 .Ic Abort
1047 executed.
1048 .It -2
1049 .Ic Abort"
1050 executed.
1051 .It -56
1052 .Ic Quit
1053 executed.
1054 .It -256
1055 Out of interpreting text.
1056 .It -257
1057 Need more text to succeed -- will finish on next run.
1058 .It -258
1059 .Ic Bye
1060 executed.
1061 .It -259
1062 Unspecified error.
1063 .El
1064 .Sh SEE ALSO
1065 .Xr libstand 3 ,
1066 .Xr loader.conf 5 ,
1067 .Xr tuning 7 ,
1068 .Xr boot 8 ,
1069 .Xr btxld 8
1070 .Sh STANDARDS
1071 For the purposes of ANS Forth compliance, loader is an
1072 .Bf Em
1073 ANS Forth System with Environmental Restrictions, Providing
1074 .Ef
1075 .Bf Li
1076 .No .( ,
1077 .No :noname ,
1078 .No ?do ,
1079 parse, pick, roll, refill, to, value, \e, false, true,
1080 .No <> ,
1081 .No 0<> ,
1082 compile\&, , erase, nip, tuck
1083 .Ef
1084 .Em and
1085 .Li marker
1086 .Bf Em
1087 from the Core Extensions word set, Providing the Exception Extensions
1088 word set, Providing the Locals Extensions word set, Providing the
1089 Memory-Allocation Extensions word set, Providing
1090 .Ef
1091 .Bf Li
1092 \&.s,
1093 bye, forget, see, words,
1094 \&[if],
1095 \&[else]
1096 .Ef
1097 .Em and
1098 .Li [then]
1099 .Bf Em
1100 from the Programming-Tools extension word set, Providing the
1101 Search-Order extensions word set.
1102 .Ef
1103 .Sh HISTORY
1104 The
1105 .Nm
1106 first appeared in
1107 .Fx 3.1 .
1108 .Sh AUTHORS
1109 .An -nosplit
1110 The
1111 .Nm
1112 was written by
1113 .An Michael Smith Aq msmith@FreeBSD.org .
1114 .Pp
1115 .Tn FICL
1116 was written by
1117 .An John Sadler Aq john_sadler@alum.mit.edu .
1118 .Sh BUGS
1119 The
1120 .Ic expect
1121 and
1122 .Ic accept
1123 words will read from the input buffer instead of the console.
1124 The latter will be fixed, but the former will not.