sys/boot/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 #include <string.h>
  35 #include <i386/include/bootinfo.h>
  36 #include <machine/elf.h>
  37 #include <stand.h>
  38
  39 #include "bootstrap.h"
  40 #include "libuserboot.h"
  41
  42 static int      elf64_exec(struct preloaded_file *amp);
  43 static int      elf64_obj_exec(struct preloaded_file *amp);
  44
  45 struct file_format amd64_elf = { elf64_loadfile, elf64_exec };
  46 struct file_format amd64_elf_obj = { elf64_obj_loadfile, elf64_obj_exec };
  47
  48 #define MSR_EFER        0xc0000080
  49 #define EFER_LME        0x00000100
  50 #define EFER_LMA        0x00000400      /* Long mode active (R) */
  51 #define CR4_PAE         0x00000020
  52 #define CR4_VMXE        (1UL << 13)
  53 #define CR4_PSE         0x00000010
  54 #define CR0_PG          0x80000000
  55 #define CR0_PE          0x00000001      /* Protected mode Enable */
  56 #define CR0_NE          0x00000020      /* Numeric Error enable (EX16 vs IRQ13) */
  57
  58 #define PG_V    0x001
  59 #define PG_RW   0x002
  60 #define PG_U    0x004
  61 #define PG_PS   0x080
  62
  63 typedef u_int64_t p4_entry_t;
  64 typedef u_int64_t p3_entry_t;
  65 typedef u_int64_t p2_entry_t;
  66
  67 #define GUEST_NULL_SEL          0
  68 #define GUEST_CODE_SEL          1
  69 #define GUEST_DATA_SEL          2
  70 #define GUEST_GDTR_LIMIT        (3 * 8 - 1)
  71
  72 static void
  73 setup_freebsd_gdt(uint64_t *gdtr)
  74 {
  75         gdtr[GUEST_NULL_SEL] = 0;
  76         gdtr[GUEST_CODE_SEL] = 0x0020980000000000;
  77         gdtr[GUEST_DATA_SEL] = 0x0000900000000000;
  78 }
  79
  80 /*
  81  * There is an ELF kernel and one or more ELF modules loaded.
  82  * We wish to start executing the kernel image, so make such
  83  * preparations as are required, and do so.
  84  */
  85 static int
  86 elf64_exec(struct preloaded_file *fp)
  87 {
  88         struct file_metadata    *md;
  89         Elf_Ehdr                *ehdr;
  90         vm_offset_t             modulep, kernend;
  91         int                     err;
  92         int                     i;
  93         uint32_t                stack[1024];
  94         p4_entry_t              PT4[512];
  95         p3_entry_t              PT3[512];
  96         p2_entry_t              PT2[512];
  97         uint64_t                gdtr[3];
  98
  99         if ((md = file_findmetadata(fp, MODINFOMD_ELFHDR)) == NULL)
 100                 return(EFTYPE);
 101         ehdr = (Elf_Ehdr *)&(md->md_data);
 102
 103         err = bi_load64(fp->f_args, &modulep, &kernend);
 104         if (err != 0)
 105                 return(err);
 106
 107         bzero(PT4, PAGE_SIZE);
 108         bzero(PT3, PAGE_SIZE);
 109         bzero(PT2, PAGE_SIZE);
 110
 111         /*
 112          * Build a scratch stack at physical 0x1000, page tables:
 113          *      PT4 at 0x2000,
 114          *      PT3 at 0x3000,
 115          *      PT2 at 0x4000,
 116          *      gdtr at 0x5000,
 117          */
 118
 119         /*
 120          * This is kinda brutal, but every single 1GB VM memory segment
 121          * points to the same first 1GB of physical memory.  But it is
 122          * more than adequate.
 123          */
 124         for (i = 0; i < 512; i++) {
 125                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
 126                 PT4[i] = (p4_entry_t) 0x3000;
 127                 PT4[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
 128
 129                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
 130                 PT3[i] = (p3_entry_t) 0x4000;
 131                 PT3[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
 132
 133                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
 134                 PT2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
 135                 PT2[i] |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U;
 136         }
 137
 138 #ifdef DEBUG
 139         printf("Start @ %#llx ...\n", ehdr->e_entry);
 140 #endif
 141
 142         dev_cleanup();
 143
 144         stack[0] = 0;           /* return address */;
 145         stack[1] = modulep;
 146         stack[2] = kernend;
 147         CALLBACK(copyin, stack, 0x1000, sizeof(stack));
 148         CALLBACK(copyin, PT4, 0x2000, sizeof(PT4));
 149         CALLBACK(copyin, PT3, 0x3000, sizeof(PT3));
 150         CALLBACK(copyin, PT2, 0x4000, sizeof(PT2));
 151         CALLBACK(setreg, 4, 0x1000);
 152
 153         CALLBACK(setmsr, MSR_EFER, EFER_LMA | EFER_LME);
 154         CALLBACK(setcr, 4, CR4_PAE | CR4_VMXE);
 155         CALLBACK(setcr, 3, 0x2000);
 156         CALLBACK(setcr, 0, CR0_PG | CR0_PE | CR0_NE);
 157
 158         setup_freebsd_gdt(gdtr);
 159         CALLBACK(copyin, gdtr, 0x5000, sizeof(gdtr));
 160         CALLBACK(setgdt, 0x5000, sizeof(gdtr));
 161
 162         CALLBACK(exec, ehdr->e_entry);
 163
 164         panic("exec returned");
 165 }
 166
 167 static int
 168 elf64_obj_exec(struct preloaded_file *fp)
 169 {
 170
 171         return (EFTYPE);
 172 }