stand/userboot/userboot/elf64_freebsd.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1998 Michael Smith <msmith@freebsd.org>
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #define __ELF_WORD_SIZE 64
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/exec.h>
  33 #include <sys/linker.h>
  34 #ifdef DEBUG
  35 #include <machine/_inttypes.h>
  36 #endif
  37 #include <string.h>
  38 #include <i386/include/bootinfo.h>
  39 #include <machine/elf.h>
  40 #include <stand.h>
  41
  42 #include "bootstrap.h"
  43 #include "libuserboot.h"
  44
  45 static int      elf64_exec(struct preloaded_file *amp);
  46 static int      elf64_obj_exec(struct preloaded_file *amp);
  47
  48 struct file_format amd64_elf = { elf64_loadfile, elf64_exec };
  49 struct file_format amd64_elf_obj = { elf64_obj_loadfile, elf64_obj_exec };
  50
  51 #define MSR_EFER        0xc0000080
  52 #define EFER_LME        0x00000100
  53 #define EFER_LMA        0x00000400      /* Long mode active (R) */
  54 #define CR4_PAE         0x00000020
  55 #define CR4_VMXE        (1UL << 13)
  56 #define CR4_PSE         0x00000010
  57 #define CR0_PG          0x80000000
  58 #define CR0_PE          0x00000001      /* Protected mode Enable */
  59 #define CR0_NE          0x00000020      /* Numeric Error enable (EX16 vs IRQ13) */
  60
  61 #define PG_V    0x001
  62 #define PG_RW   0x002
  63 #define PG_U    0x004
  64 #define PG_PS   0x080
  65
  66 typedef uint64_t p4_entry_t;
  67 typedef uint64_t p3_entry_t;
  68 typedef uint64_t p2_entry_t;
  69
  70 #define GUEST_NULL_SEL          0
  71 #define GUEST_CODE_SEL          1
  72 #define GUEST_DATA_SEL          2
  73 #define GUEST_GDTR_LIMIT        (3 * 8 - 1)
  74
  75 static void
  76 setup_freebsd_gdt(uint64_t *gdtr)
  77 {
  78         gdtr[GUEST_NULL_SEL] = 0;
  79         gdtr[GUEST_CODE_SEL] = 0x0020980000000000;
  80         gdtr[GUEST_DATA_SEL] = 0x0000900000000000;
  81 }
  82
  83 /*
  84  * There is an ELF kernel and one or more ELF modules loaded.
  85  * We wish to start executing the kernel image, so make such
  86  * preparations as are required, and do so.
  87  */
  88 static int
  89 elf64_exec(struct preloaded_file *fp)
  90 {
  91         struct file_metadata    *md;
  92         Elf_Ehdr                *ehdr;
  93         vm_offset_t             modulep, kernend;
  94         int                     err;
  95         int                     i;
  96         uint32_t                stack[1024];
  97         p4_entry_t              PT4[512];
  98         p3_entry_t              PT3[512];
  99         p2_entry_t              PT2[512];
 100         uint64_t                gdtr[3];
 101
 102         if ((md = file_findmetadata(fp, MODINFOMD_ELFHDR)) == NULL)
 103                 return(EFTYPE);
 104         ehdr = (Elf_Ehdr *)&(md->md_data);
 105
 106         err = bi_load64(fp->f_args, &modulep, &kernend);
 107         if (err != 0)
 108                 return(err);
 109
 110         bzero(PT4, PAGE_SIZE);
 111         bzero(PT3, PAGE_SIZE);
 112         bzero(PT2, PAGE_SIZE);
 113
 114         /*
 115          * Build a scratch stack at physical 0x1000, page tables:
 116          *      PT4 at 0x2000,
 117          *      PT3 at 0x3000,
 118          *      PT2 at 0x4000,
 119          *      gdtr at 0x5000,
 120          */
 121
 122         /*
 123          * This is kinda brutal, but every single 1GB VM memory segment
 124          * points to the same first 1GB of physical memory.  But it is
 125          * more than adequate.
 126          */
 127         for (i = 0; i < 512; i++) {
 128                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
 129                 PT4[i] = (p4_entry_t) 0x3000;
 130                 PT4[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
 131
 132                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
 133                 PT3[i] = (p3_entry_t) 0x4000;
 134                 PT3[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
 135
 136                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
 137                 PT2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
 138                 PT2[i] |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U;
 139         }
 140
 141 #ifdef DEBUG
 142         printf("Start @ %#"PRIx64" ...\n", ehdr->e_entry);
 143 #endif
 144
 145         dev_cleanup();
 146
 147         stack[0] = 0;           /* return address */
 148         stack[1] = modulep;
 149         stack[2] = kernend;
 150         CALLBACK(copyin, stack, 0x1000, sizeof(stack));
 151         CALLBACK(copyin, PT4, 0x2000, sizeof(PT4));
 152         CALLBACK(copyin, PT3, 0x3000, sizeof(PT3));
 153         CALLBACK(copyin, PT2, 0x4000, sizeof(PT2));
 154         CALLBACK(setreg, 4, 0x1000);
 155
 156         CALLBACK(setmsr, MSR_EFER, EFER_LMA | EFER_LME);
 157         CALLBACK(setcr, 4, CR4_PAE | CR4_VMXE);
 158         CALLBACK(setcr, 3, 0x2000);
 159         CALLBACK(setcr, 0, CR0_PG | CR0_PE | CR0_NE);
 160
 161         setup_freebsd_gdt(gdtr);
 162         CALLBACK(copyin, gdtr, 0x5000, sizeof(gdtr));
 163         CALLBACK(setgdt, 0x5000, sizeof(gdtr));
 164
 165         CALLBACK(exec, ehdr->e_entry);
 166
 167         panic("exec returned");
 168 }
 169
 170 static int
 171 elf64_obj_exec(struct preloaded_file *fp)
 172 {
 173
 174         return (EFTYPE);
 175 }