]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/boot/i386/boot2/boot2.c
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.git] / sys / boot / i386 / boot2 / boot2.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1998 Robert Nordier
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms are freely
6  * permitted provided that the above copyright notice and this
7  * paragraph and the following disclaimer are duplicated in all
8  * such forms.
9  *
10  * This software is provided "AS IS" and without any express or
11  * implied warranties, including, without limitation, the implied
12  * warranties of merchantability and fitness for a particular
13  * purpose.
14  */
15
16 #include <sys/cdefs.h>
17 __FBSDID("$FreeBSD$");
18
19 #include <sys/param.h>
20 #include <sys/disklabel.h>
21 #include <sys/diskmbr.h>
22 #include <sys/dirent.h>
23 #include <sys/reboot.h>
24
25 #include <machine/bootinfo.h>
26 #include <machine/elf.h>
27 #include <machine/psl.h>
28
29 #include <stdarg.h>
30
31 #include <a.out.h>
32
33 #include <btxv86.h>
34
35 #include "boot2.h"
36 #include "lib.h"
37
38 #define IO_KEYBOARD     1
39 #define IO_SERIAL       2
40
41 #define SECOND          18      /* Circa that many ticks in a second. */
42
43 #define RBX_ASKNAME     0x0     /* -a */
44 #define RBX_SINGLE      0x1     /* -s */
45 /* 0x2 is reserved for log2(RB_NOSYNC). */
46 /* 0x3 is reserved for log2(RB_HALT). */
47 /* 0x4 is reserved for log2(RB_INITNAME). */
48 #define RBX_DFLTROOT    0x5     /* -r */
49 #define RBX_KDB         0x6     /* -d */
50 /* 0x7 is reserved for log2(RB_RDONLY). */
51 /* 0x8 is reserved for log2(RB_DUMP). */
52 /* 0x9 is reserved for log2(RB_MINIROOT). */
53 #define RBX_CONFIG      0xa     /* -c */
54 #define RBX_VERBOSE     0xb     /* -v */
55 #define RBX_SERIAL      0xc     /* -h */
56 #define RBX_CDROM       0xd     /* -C */
57 /* 0xe is reserved for log2(RB_POWEROFF). */
58 #define RBX_GDB         0xf     /* -g */
59 #define RBX_MUTE        0x10    /* -m */
60 /* 0x11 is reserved for log2(RB_SELFTEST). */
61 /* 0x12 is reserved for boot programs. */
62 /* 0x13 is reserved for boot programs. */
63 #define RBX_PAUSE       0x14    /* -p */
64 #define RBX_QUIET       0x15    /* -q */
65 #define RBX_NOINTR      0x1c    /* -n */
66 /* 0x1d is reserved for log2(RB_MULTIPLE) and is just misnamed here. */
67 #define RBX_DUAL        0x1d    /* -D */
68 /* 0x1f is reserved for log2(RB_BOOTINFO). */
69
70 /* pass: -a, -s, -r, -d, -c, -v, -h, -C, -g, -m, -p, -D */
71 #define RBX_MASK        (OPT_SET(RBX_ASKNAME) | OPT_SET(RBX_SINGLE) | \
72                         OPT_SET(RBX_DFLTROOT) | OPT_SET(RBX_KDB ) | \
73                         OPT_SET(RBX_CONFIG) | OPT_SET(RBX_VERBOSE) | \
74                         OPT_SET(RBX_SERIAL) | OPT_SET(RBX_CDROM) | \
75                         OPT_SET(RBX_GDB ) | OPT_SET(RBX_MUTE) | \
76                         OPT_SET(RBX_PAUSE) | OPT_SET(RBX_DUAL))
77
78 #define PATH_CONFIG     "/boot.config"
79 #define PATH_BOOT3      "/boot/loader"
80 #define PATH_KERNEL     "/boot/kernel/kernel"
81
82 #define ARGS            0x900
83 #define NOPT            14
84 #define NDEV            3
85 #define MEM_BASE        0x12
86 #define MEM_EXT         0x15
87 #define V86_CY(x)       ((x) & PSL_C)
88 #define V86_ZR(x)       ((x) & PSL_Z)
89
90 #define DRV_HARD        0x80
91 #define DRV_MASK        0x7f
92
93 #define TYPE_AD         0
94 #define TYPE_DA         1
95 #define TYPE_MAXHARD    TYPE_DA
96 #define TYPE_FD         2
97
98 #define OPT_SET(opt)    (1 << (opt))
99 #define OPT_CHECK(opt)  ((opts) & OPT_SET(opt))
100
101 extern uint32_t _end;
102
103 static const char optstr[NOPT] = "DhaCcdgmnpqrsv"; /* Also 'P', 'S' */
104 static const unsigned char flags[NOPT] = {
105     RBX_DUAL,
106     RBX_SERIAL,
107     RBX_ASKNAME,
108     RBX_CDROM,
109     RBX_CONFIG,
110     RBX_KDB,
111     RBX_GDB,
112     RBX_MUTE,
113     RBX_NOINTR,
114     RBX_PAUSE,
115     RBX_QUIET,
116     RBX_DFLTROOT,
117     RBX_SINGLE,
118     RBX_VERBOSE
119 };
120
121 static const char *const dev_nm[NDEV] = {"ad", "da", "fd"};
122 static const unsigned char dev_maj[NDEV] = {30, 4, 2};
123
124 static struct dsk {
125     unsigned drive;
126     unsigned type;
127     unsigned unit;
128     unsigned slice;
129     unsigned part;
130     unsigned start;
131     int init;
132 } dsk;
133 static char cmd[512], cmddup[512];
134 static char kname[1024];
135 static uint32_t opts;
136 static int comspeed = SIOSPD;
137 static struct bootinfo bootinfo;
138 static uint8_t ioctrl = IO_KEYBOARD;
139
140 void exit(int);
141 static void load(void);
142 static int parse(void);
143 static int xfsread(ino_t, void *, size_t);
144 static int dskread(void *, unsigned, unsigned);
145 static void printf(const char *,...);
146 static void putchar(int);
147 static uint32_t memsize(void);
148 static int drvread(void *, unsigned, unsigned);
149 static int keyhit(unsigned);
150 static int xputc(int);
151 static int xgetc(int);
152 static int getc(int);
153
154 static void memcpy(void *, const void *, int);
155 static void
156 memcpy(void *dst, const void *src, int len)
157 {
158     const char *s = src;
159     char *d = dst;
160
161     while (len--)
162         *d++ = *s++;
163 }
164
165 static inline int
166 strcmp(const char *s1, const char *s2)
167 {
168     for (; *s1 == *s2 && *s1; s1++, s2++);
169     return (unsigned char)*s1 - (unsigned char)*s2;
170 }
171
172 #define UFS_SMALL_CGBASE
173 #include "ufsread.c"
174
175 static inline int
176 xfsread(ino_t inode, void *buf, size_t nbyte)
177 {
178     if ((size_t)fsread(inode, buf, nbyte) != nbyte) {
179         printf("Invalid %s\n", "format");
180         return -1;
181     }
182     return 0;
183 }
184
185 static inline uint32_t
186 memsize(void)
187 {
188     v86.addr = MEM_EXT;
189     v86.eax = 0x8800;
190     v86int();
191     return v86.eax;
192 }
193
194 static inline void
195 getstr(void)
196 {
197     char *s;
198     int c;
199
200     s = cmd;
201     for (;;) {
202         switch (c = xgetc(0)) {
203         case 0:
204             break;
205         case '\177':
206         case '\b':
207             if (s > cmd) {
208                 s--;
209                 printf("\b \b");
210             }
211             break;
212         case '\n':
213         case '\r':
214             *s = 0;
215             return;
216         default:
217             if (s - cmd < sizeof(cmd) - 1)
218                 *s++ = c;
219             putchar(c);
220         }
221     }
222 }
223
224 static inline void
225 putc(int c)
226 {
227     v86.addr = 0x10;
228     v86.eax = 0xe00 | (c & 0xff);
229     v86.ebx = 0x7;
230     v86int();
231 }
232
233 int
234 main(void)
235 {
236     int autoboot;
237     ino_t ino;
238
239     dmadat = (void *)(roundup2(__base + (int32_t)&_end, 0x10000) - __base);
240     v86.ctl = V86_FLAGS;
241     v86.efl = PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
242     dsk.drive = *(uint8_t *)PTOV(ARGS);
243     dsk.type = dsk.drive & DRV_HARD ? TYPE_AD : TYPE_FD;
244     dsk.unit = dsk.drive & DRV_MASK;
245     dsk.slice = *(uint8_t *)PTOV(ARGS + 1) + 1;
246     bootinfo.bi_version = BOOTINFO_VERSION;
247     bootinfo.bi_size = sizeof(bootinfo);
248     bootinfo.bi_basemem = 0;    /* XXX will be filled by loader or kernel */
249     bootinfo.bi_extmem = memsize();
250     bootinfo.bi_memsizes_valid++;
251
252     /* Process configuration file */
253
254     autoboot = 1;
255
256     if ((ino = lookup(PATH_CONFIG)))
257         fsread(ino, cmd, sizeof(cmd));
258
259     if (*cmd) {
260         memcpy(cmddup, cmd, sizeof(cmd));
261         if (parse())
262             autoboot = 0;
263         if (!OPT_CHECK(RBX_QUIET))
264             printf("%s: %s", PATH_CONFIG, cmddup);
265         /* Do not process this command twice */
266         *cmd = 0;
267     }
268
269     /*
270      * Try to exec stage 3 boot loader. If interrupted by a keypress,
271      * or in case of failure, try to load a kernel directly instead.
272      */
273
274     if (autoboot && !*kname) {
275         memcpy(kname, PATH_BOOT3, sizeof(PATH_BOOT3));
276         if (!keyhit(3*SECOND)) {
277             load();
278             memcpy(kname, PATH_KERNEL, sizeof(PATH_KERNEL));
279         }
280     }
281
282     /* Present the user with the boot2 prompt. */
283
284     for (;;) {
285         if (!autoboot || !OPT_CHECK(RBX_QUIET))
286             printf("\nFreeBSD/i386 boot\n"
287                    "Default: %u:%s(%u,%c)%s\n"
288                    "boot: ",
289                    dsk.drive & DRV_MASK, dev_nm[dsk.type], dsk.unit,
290                    'a' + dsk.part, kname);
291         if (ioctrl & IO_SERIAL)
292             sio_flush();
293         if (!autoboot || keyhit(5*SECOND))
294             getstr();
295         else if (!autoboot || !OPT_CHECK(RBX_QUIET))
296             putchar('\n');
297         autoboot = 0;
298         if (parse())
299             putchar('\a');
300         else
301             load();
302     }
303 }
304
305 /* XXX - Needed for btxld to link the boot2 binary; do not remove. */
306 void
307 exit(int x)
308 {
309 }
310
311 static void
312 load(void)
313 {
314     union {
315         struct exec ex;
316         Elf32_Ehdr eh;
317     } hdr;
318     static Elf32_Phdr ep[2];
319     static Elf32_Shdr es[2];
320     caddr_t p;
321     ino_t ino;
322     uint32_t addr, x;
323     int fmt, i, j;
324
325     if (!(ino = lookup(kname))) {
326         if (!ls)
327             printf("No %s\n", kname);
328         return;
329     }
330     if (xfsread(ino, &hdr, sizeof(hdr)))
331         return;
332     if (N_GETMAGIC(hdr.ex) == ZMAGIC)
333         fmt = 0;
334     else if (IS_ELF(hdr.eh))
335         fmt = 1;
336     else {
337         printf("Invalid %s\n", "format");
338         return;
339     }
340     if (fmt == 0) {
341         addr = hdr.ex.a_entry & 0xffffff;
342         p = PTOV(addr);
343         fs_off = PAGE_SIZE;
344         if (xfsread(ino, p, hdr.ex.a_text))
345             return;
346         p += roundup2(hdr.ex.a_text, PAGE_SIZE);
347         if (xfsread(ino, p, hdr.ex.a_data))
348             return;
349         p += hdr.ex.a_data + roundup2(hdr.ex.a_bss, PAGE_SIZE);
350         bootinfo.bi_symtab = VTOP(p);
351         memcpy(p, &hdr.ex.a_syms, sizeof(hdr.ex.a_syms));
352         p += sizeof(hdr.ex.a_syms);
353         if (hdr.ex.a_syms) {
354             if (xfsread(ino, p, hdr.ex.a_syms))
355                 return;
356             p += hdr.ex.a_syms;
357             if (xfsread(ino, p, sizeof(int)))
358                 return;
359             x = *(uint32_t *)p;
360             p += sizeof(int);
361             x -= sizeof(int);
362             if (xfsread(ino, p, x))
363                 return;
364             p += x;
365         }
366     } else {
367         fs_off = hdr.eh.e_phoff;
368         for (j = i = 0; i < hdr.eh.e_phnum && j < 2; i++) {
369             if (xfsread(ino, ep + j, sizeof(ep[0])))
370                 return;
371             if (ep[j].p_type == PT_LOAD)
372                 j++;
373         }
374         for (i = 0; i < 2; i++) {
375             p = PTOV(ep[i].p_paddr & 0xffffff);
376             fs_off = ep[i].p_offset;
377             if (xfsread(ino, p, ep[i].p_filesz))
378                 return;
379         }
380         p += roundup2(ep[1].p_memsz, PAGE_SIZE);
381         bootinfo.bi_symtab = VTOP(p);
382         if (hdr.eh.e_shnum == hdr.eh.e_shstrndx + 3) {
383             fs_off = hdr.eh.e_shoff + sizeof(es[0]) *
384                 (hdr.eh.e_shstrndx + 1);
385             if (xfsread(ino, &es, sizeof(es)))
386                 return;
387             for (i = 0; i < 2; i++) {
388                 memcpy(p, &es[i].sh_size, sizeof(es[i].sh_size));
389                 p += sizeof(es[i].sh_size);
390                 fs_off = es[i].sh_offset;
391                 if (xfsread(ino, p, es[i].sh_size))
392                     return;
393                 p += es[i].sh_size;
394             }
395         }
396         addr = hdr.eh.e_entry & 0xffffff;
397     }
398     bootinfo.bi_esymtab = VTOP(p);
399     bootinfo.bi_kernelname = VTOP(kname);
400     bootinfo.bi_bios_dev = dsk.drive;
401     __exec((caddr_t)addr, RB_BOOTINFO | (opts & RBX_MASK),
402            MAKEBOOTDEV(dev_maj[dsk.type], dsk.slice, dsk.unit, dsk.part),
403            0, 0, 0, VTOP(&bootinfo));
404 }
405
406 static int
407 parse()
408 {
409     char *arg = cmd;
410     char *ep, *p, *q;
411     const char *cp;
412     unsigned int drv;
413     int c, i, j;
414
415     while ((c = *arg++)) {
416         if (c == ' ' || c == '\t' || c == '\n')
417             continue;
418         for (p = arg; *p && *p != '\n' && *p != ' ' && *p != '\t'; p++);
419         ep = p;
420         if (*p)
421             *p++ = 0;
422         if (c == '-') {
423             while ((c = *arg++)) {
424                 if (c == 'P') {
425                     if (*(uint8_t *)PTOV(0x496) & 0x10) {
426                         cp = "yes";
427                     } else {
428                         opts |= OPT_SET(RBX_DUAL) | OPT_SET(RBX_SERIAL);
429                         cp = "no";
430                     }
431                     printf("Keyboard: %s\n", cp);
432                     continue;
433                 } else if (c == 'S') {
434                     j = 0;
435                     while ((unsigned int)(i = *arg++ - '0') <= 9)
436                         j = j * 10 + i;
437                     if (j > 0 && i == -'0') {
438                         comspeed = j;
439                         break;
440                     }
441                     /* Fall through to error below ('S' not in optstr[]). */
442                 }
443                 for (i = 0; c != optstr[i]; i++)
444                     if (i == NOPT - 1)
445                         return -1;
446                 opts ^= OPT_SET(flags[i]);
447             }
448             ioctrl = OPT_CHECK(RBX_DUAL) ? (IO_SERIAL|IO_KEYBOARD) :
449                      OPT_CHECK(RBX_SERIAL) ? IO_SERIAL : IO_KEYBOARD;
450             if (ioctrl & IO_SERIAL)
451                 sio_init(115200 / comspeed);
452         } else {
453             for (q = arg--; *q && *q != '('; q++);
454             if (*q) {
455                 drv = -1;
456                 if (arg[1] == ':') {
457                     drv = *arg - '0';
458                     if (drv > 9)
459                         return (-1);
460                     arg += 2;
461                 }
462                 if (q - arg != 2)
463                     return -1;
464                 for (i = 0; arg[0] != dev_nm[i][0] ||
465                             arg[1] != dev_nm[i][1]; i++)
466                     if (i == NDEV - 1)
467                         return -1;
468                 dsk.type = i;
469                 arg += 3;
470                 dsk.unit = *arg - '0';
471                 if (arg[1] != ',' || dsk.unit > 9)
472                     return -1;
473                 arg += 2;
474                 dsk.slice = WHOLE_DISK_SLICE;
475                 if (arg[1] == ',') {
476                     dsk.slice = *arg - '0' + 1;
477                     if (dsk.slice > NDOSPART + 1)
478                         return -1;
479                     arg += 2;
480                 }
481                 if (arg[1] != ')')
482                     return -1;
483                 dsk.part = *arg - 'a';
484                 if (dsk.part > 7)
485                     return (-1);
486                 arg += 2;
487                 if (drv == -1)
488                     drv = dsk.unit;
489                 dsk.drive = (dsk.type <= TYPE_MAXHARD
490                              ? DRV_HARD : 0) + drv;
491                 dsk_meta = 0;
492             }
493             if ((i = ep - arg)) {
494                 if ((size_t)i >= sizeof(kname))
495                     return -1;
496                 memcpy(kname, arg, i + 1);
497             }
498         }
499         arg = p;
500     }
501     return 0;
502 }
503
504 static int
505 dskread(void *buf, unsigned lba, unsigned nblk)
506 {
507     struct dos_partition *dp;
508     struct disklabel *d;
509     char *sec;
510     unsigned sl, i;
511
512     if (!dsk_meta) {
513         sec = dmadat->secbuf;
514         dsk.start = 0;
515         if (drvread(sec, DOSBBSECTOR, 1))
516             return -1;
517         dp = (void *)(sec + DOSPARTOFF);
518         sl = dsk.slice;
519         if (sl < BASE_SLICE) {
520             for (i = 0; i < NDOSPART; i++)
521                 if (dp[i].dp_typ == DOSPTYP_386BSD &&
522                     (dp[i].dp_flag & 0x80 || sl < BASE_SLICE)) {
523                     sl = BASE_SLICE + i;
524                     if (dp[i].dp_flag & 0x80 ||
525                         dsk.slice == COMPATIBILITY_SLICE)
526                         break;
527                 }
528             if (dsk.slice == WHOLE_DISK_SLICE)
529                 dsk.slice = sl;
530         }
531         if (sl != WHOLE_DISK_SLICE) {
532             if (sl != COMPATIBILITY_SLICE)
533                 dp += sl - BASE_SLICE;
534             if (dp->dp_typ != DOSPTYP_386BSD) {
535                 printf("Invalid %s\n", "slice");
536                 return -1;
537             }
538             dsk.start = dp->dp_start;
539         }
540         if (drvread(sec, dsk.start + LABELSECTOR, 1))
541                 return -1;
542         d = (void *)(sec + LABELOFFSET);
543         if (d->d_magic != DISKMAGIC || d->d_magic2 != DISKMAGIC) {
544             if (dsk.part != RAW_PART) {
545                 printf("Invalid %s\n", "label");
546                 return -1;
547             }
548         } else {
549             if (!dsk.init) {
550                 if (d->d_type == DTYPE_SCSI)
551                     dsk.type = TYPE_DA;
552                 dsk.init++;
553             }
554             if (dsk.part >= d->d_npartitions ||
555                 !d->d_partitions[dsk.part].p_size) {
556                 printf("Invalid %s\n", "partition");
557                 return -1;
558             }
559             dsk.start += d->d_partitions[dsk.part].p_offset;
560             dsk.start -= d->d_partitions[RAW_PART].p_offset;
561         }
562     }
563     return drvread(buf, dsk.start + lba, nblk);
564 }
565
566 static void
567 printf(const char *fmt,...)
568 {
569     va_list ap;
570     char buf[10];
571     char *s;
572     unsigned u;
573     int c;
574
575     va_start(ap, fmt);
576     while ((c = *fmt++)) {
577         if (c == '%') {
578             c = *fmt++;
579             switch (c) {
580             case 'c':
581                 putchar(va_arg(ap, int));
582                 continue;
583             case 's':
584                 for (s = va_arg(ap, char *); *s; s++)
585                     putchar(*s);
586                 continue;
587             case 'u':
588                 u = va_arg(ap, unsigned);
589                 s = buf;
590                 do
591                     *s++ = '0' + u % 10U;
592                 while (u /= 10U);
593                 while (--s >= buf)
594                     putchar(*s);
595                 continue;
596             }
597         }
598         putchar(c);
599     }
600     va_end(ap);
601     return;
602 }
603
604 static void
605 putchar(int c)
606 {
607     if (c == '\n')
608         xputc('\r');
609     xputc(c);
610 }
611
612 static int
613 drvread(void *buf, unsigned lba, unsigned nblk)
614 {
615     static unsigned c = 0x2d5c7c2f;
616
617     if (!OPT_CHECK(RBX_QUIET))
618         printf("%c\b", c = c << 8 | c >> 24);
619     v86.ctl = V86_ADDR | V86_CALLF | V86_FLAGS;
620     v86.addr = XREADORG;                /* call to xread in boot1 */
621     v86.es = VTOPSEG(buf);
622     v86.eax = lba;
623     v86.ebx = VTOPOFF(buf);
624     v86.ecx = lba >> 16;
625     v86.edx = nblk << 8 | dsk.drive;
626     v86int();
627     v86.ctl = V86_FLAGS;
628     if (V86_CY(v86.efl)) {
629         printf("error %u lba %u\n", v86.eax >> 8 & 0xff, lba);
630         return -1;
631     }
632     return 0;
633 }
634
635 static int
636 keyhit(unsigned ticks)
637 {
638     uint32_t t0, t1;
639
640     if (OPT_CHECK(RBX_NOINTR))
641         return 0;
642     t0 = 0;
643     for (;;) {
644         if (xgetc(1))
645             return 1;
646         t1 = *(uint32_t *)PTOV(0x46c);
647         if (!t0)
648             t0 = t1;
649         if (t1 < t0 || t1 >= t0 + ticks)
650             return 0;
651     }
652 }
653
654 static int
655 xputc(int c)
656 {
657     if (ioctrl & IO_KEYBOARD)
658         putc(c);
659     if (ioctrl & IO_SERIAL)
660         sio_putc(c);
661     return c;
662 }
663
664 static int
665 xgetc(int fn)
666 {
667     if (OPT_CHECK(RBX_NOINTR))
668         return 0;
669     for (;;) {
670         if (ioctrl & IO_KEYBOARD && getc(1))
671             return fn ? 1 : getc(0);
672         if (ioctrl & IO_SERIAL && sio_ischar())
673             return fn ? 1 : sio_getc();
674         if (fn)
675             return 0;
676     }
677 }
678
679 static int
680 getc(int fn)
681 {
682     v86.addr = 0x16;
683     v86.eax = fn << 8;
684     v86int();
685     return fn == 0 ? v86.eax & 0xff : !V86_ZR(v86.efl);
686 }