hw/i386/x86.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003-2004 Fabrice Bellard
   3  * Copyright (c) 2019 Red Hat, Inc.
   4  *
   5  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   6  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   7  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
   8  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
   9  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  10  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  11  *
  12  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  13  * all copies or substantial portions of the Software.
  14  *
  15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  20  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  21  * THE SOFTWARE.
  22  */
  23 #include "qemu/osdep.h"
  24 #include "qemu/error-report.h"
  25 #include "qemu/option.h"
  26 #include "qemu/cutils.h"
  27 #include "qemu/units.h"
  28 #include "qemu-common.h"
  29 #include "qapi/error.h"
  30 #include "qapi/qmp/qerror.h"
  31 #include "qapi/qapi-visit-common.h"
  32 #include "qapi/visitor.h"
  33 #include "sysemu/qtest.h"
  34 #include "sysemu/numa.h"
  35 #include "sysemu/replay.h"
  36 #include "sysemu/sysemu.h"
  37
  38 #include "hw/i386/x86.h"
  39 #include "target/i386/cpu.h"
  40 #include "hw/i386/topology.h"
  41 #include "hw/i386/fw_cfg.h"
  42 #include "hw/intc/i8259.h"
  43
  44 #include "hw/acpi/cpu_hotplug.h"
  45 #include "hw/nmi.h"
  46 #include "hw/loader.h"
  47 #include "multiboot.h"
  48 #include "elf.h"
  49 #include "standard-headers/asm-x86/bootparam.h"
  50
  51 #define BIOS_FILENAME "bios.bin"
  52
  53 /* Physical Address of PVH entry point read from kernel ELF NOTE */
  54 static size_t pvh_start_addr;
  55
  56 /*
  57  * Calculates initial APIC ID for a specific CPU index
  58  *
  59  * Currently we need to be able to calculate the APIC ID from the CPU index
  60  * alone (without requiring a CPU object), as the QEMU<->Seabios interfaces have
  61  * no concept of "CPU index", and the NUMA tables on fw_cfg need the APIC ID of
  62  * all CPUs up to max_cpus.
  63  */
  64 uint32_t x86_cpu_apic_id_from_index(X86MachineState *x86ms,
  65                                     unsigned int cpu_index)
  66 {
  67     MachineState *ms = MACHINE(x86ms);
  68     X86MachineClass *x86mc = X86_MACHINE_GET_CLASS(x86ms);
  69     uint32_t correct_id;
  70     static bool warned;
  71
  72     correct_id = x86_apicid_from_cpu_idx(x86ms->smp_dies, ms->smp.cores,
  73                                          ms->smp.threads, cpu_index);
  74     if (x86mc->compat_apic_id_mode) {
  75         if (cpu_index != correct_id && !warned && !qtest_enabled()) {
  76             error_report("APIC IDs set in compatibility mode, "
  77                          "CPU topology won't match the configuration");
  78             warned = true;
  79         }
  80         return cpu_index;
  81     } else {
  82         return correct_id;
  83     }
  84 }
  85
  86
  87 void x86_cpu_new(X86MachineState *x86ms, int64_t apic_id, Error **errp)
  88 {
  89     Object *cpu = NULL;
  90     Error *local_err = NULL;
  91     CPUX86State *env = NULL;
  92
  93     cpu = object_new(MACHINE(x86ms)->cpu_type);
  94
  95     env = &X86_CPU(cpu)->env;
  96     env->nr_dies = x86ms->smp_dies;
  97
  98     object_property_set_uint(cpu, apic_id, "apic-id", &local_err);
  99     object_property_set_bool(cpu, true, "realized", &local_err);
 100
 101     object_unref(cpu);
 102     error_propagate(errp, local_err);
 103 }
 104
 105 void x86_cpus_init(X86MachineState *x86ms, int default_cpu_version)
 106 {
 107     int i;
 108     const CPUArchIdList *possible_cpus;
 109     MachineState *ms = MACHINE(x86ms);
 110     MachineClass *mc = MACHINE_GET_CLASS(x86ms);
 111
 112     x86_cpu_set_default_version(default_cpu_version);
 113
 114     /*
 115      * Calculates the limit to CPU APIC ID values
 116      *
 117      * Limit for the APIC ID value, so that all
 118      * CPU APIC IDs are < x86ms->apic_id_limit.
 119      *
 120      * This is used for FW_CFG_MAX_CPUS. See comments on fw_cfg_arch_create().
 121      */
 122     x86ms->apic_id_limit = x86_cpu_apic_id_from_index(x86ms,
 123                                                       ms->smp.max_cpus - 1) + 1;
 124     possible_cpus = mc->possible_cpu_arch_ids(ms);
 125     for (i = 0; i < ms->smp.cpus; i++) {
 126         x86_cpu_new(x86ms, possible_cpus->cpus[i].arch_id, &error_fatal);
 127     }
 128 }
 129
 130 CpuInstanceProperties
 131 x86_cpu_index_to_props(MachineState *ms, unsigned cpu_index)
 132 {
 133     MachineClass *mc = MACHINE_GET_CLASS(ms);
 134     const CPUArchIdList *possible_cpus = mc->possible_cpu_arch_ids(ms);
 135
 136     assert(cpu_index < possible_cpus->len);
 137     return possible_cpus->cpus[cpu_index].props;
 138 }
 139
 140 int64_t x86_get_default_cpu_node_id(const MachineState *ms, int idx)
 141 {
 142    X86CPUTopoInfo topo;
 143    X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(ms);
 144
 145    assert(idx < ms->possible_cpus->len);
 146    x86_topo_ids_from_apicid(ms->possible_cpus->cpus[idx].arch_id,
 147                             x86ms->smp_dies, ms->smp.cores,
 148                             ms->smp.threads, &topo);
 149    return topo.pkg_id % ms->numa_state->num_nodes;
 150 }
 151
 152 const CPUArchIdList *x86_possible_cpu_arch_ids(MachineState *ms)
 153 {
 154     X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(ms);
 155     int i;
 156     unsigned int max_cpus = ms->smp.max_cpus;
 157
 158     if (ms->possible_cpus) {
 159         /*
 160          * make sure that max_cpus hasn't changed since the first use, i.e.
 161          * -smp hasn't been parsed after it
 162          */
 163         assert(ms->possible_cpus->len == max_cpus);
 164         return ms->possible_cpus;
 165     }
 166
 167     ms->possible_cpus = g_malloc0(sizeof(CPUArchIdList) +
 168                                   sizeof(CPUArchId) * max_cpus);
 169     ms->possible_cpus->len = max_cpus;
 170     for (i = 0; i < ms->possible_cpus->len; i++) {
 171         X86CPUTopoInfo topo;
 172
 173         ms->possible_cpus->cpus[i].type = ms->cpu_type;
 174         ms->possible_cpus->cpus[i].vcpus_count = 1;
 175         ms->possible_cpus->cpus[i].arch_id =
 176             x86_cpu_apic_id_from_index(x86ms, i);
 177         x86_topo_ids_from_apicid(ms->possible_cpus->cpus[i].arch_id,
 178                                  x86ms->smp_dies, ms->smp.cores,
 179                                  ms->smp.threads, &topo);
 180         ms->possible_cpus->cpus[i].props.has_socket_id = true;
 181         ms->possible_cpus->cpus[i].props.socket_id = topo.pkg_id;
 182         if (x86ms->smp_dies > 1) {
 183             ms->possible_cpus->cpus[i].props.has_die_id = true;
 184             ms->possible_cpus->cpus[i].props.die_id = topo.die_id;
 185         }
 186         ms->possible_cpus->cpus[i].props.has_core_id = true;
 187         ms->possible_cpus->cpus[i].props.core_id = topo.core_id;
 188         ms->possible_cpus->cpus[i].props.has_thread_id = true;
 189         ms->possible_cpus->cpus[i].props.thread_id = topo.smt_id;
 190     }
 191     return ms->possible_cpus;
 192 }
 193
 194 static void x86_nmi(NMIState *n, int cpu_index, Error **errp)
 195 {
 196     /* cpu index isn't used */
 197     CPUState *cs;
 198
 199     CPU_FOREACH(cs) {
 200         X86CPU *cpu = X86_CPU(cs);
 201
 202         if (!cpu->apic_state) {
 203             cpu_interrupt(cs, CPU_INTERRUPT_NMI);
 204         } else {
 205             apic_deliver_nmi(cpu->apic_state);
 206         }
 207     }
 208 }
 209
 210 static long get_file_size(FILE *f)
 211 {
 212     long where, size;
 213
 214     /* XXX: on Unix systems, using fstat() probably makes more sense */
 215
 216     where = ftell(f);
 217     fseek(f, 0, SEEK_END);
 218     size = ftell(f);
 219     fseek(f, where, SEEK_SET);
 220
 221     return size;
 222 }
 223
 224 struct setup_data {
 225     uint64_t next;
 226     uint32_t type;
 227     uint32_t len;
 228     uint8_t data[0];
 229 } __attribute__((packed));
 230
 231
 232 /*
 233  * The entry point into the kernel for PVH boot is different from
 234  * the native entry point.  The PVH entry is defined by the x86/HVM
 235  * direct boot ABI and is available in an ELFNOTE in the kernel binary.
 236  *
 237  * This function is passed to load_elf() when it is called from
 238  * load_elfboot() which then additionally checks for an ELF Note of
 239  * type XEN_ELFNOTE_PHYS32_ENTRY and passes it to this function to
 240  * parse the PVH entry address from the ELF Note.
 241  *
 242  * Due to trickery in elf_opts.h, load_elf() is actually available as
 243  * load_elf32() or load_elf64() and this routine needs to be able
 244  * to deal with being called as 32 or 64 bit.
 245  *
 246  * The address of the PVH entry point is saved to the 'pvh_start_addr'
 247  * global variable.  (although the entry point is 32-bit, the kernel
 248  * binary can be either 32-bit or 64-bit).
 249  */
 250 static uint64_t read_pvh_start_addr(void *arg1, void *arg2, bool is64)
 251 {
 252     size_t *elf_note_data_addr;
 253
 254     /* Check if ELF Note header passed in is valid */
 255     if (arg1 == NULL) {
 256         return 0;
 257     }
 258
 259     if (is64) {
 260         struct elf64_note *nhdr64 = (struct elf64_note *)arg1;
 261         uint64_t nhdr_size64 = sizeof(struct elf64_note);
 262         uint64_t phdr_align = *(uint64_t *)arg2;
 263         uint64_t nhdr_namesz = nhdr64->n_namesz;
 264
 265         elf_note_data_addr =
 266             ((void *)nhdr64) + nhdr_size64 +
 267             QEMU_ALIGN_UP(nhdr_namesz, phdr_align);
 268     } else {
 269         struct elf32_note *nhdr32 = (struct elf32_note *)arg1;
 270         uint32_t nhdr_size32 = sizeof(struct elf32_note);
 271         uint32_t phdr_align = *(uint32_t *)arg2;
 272         uint32_t nhdr_namesz = nhdr32->n_namesz;
 273
 274         elf_note_data_addr =
 275             ((void *)nhdr32) + nhdr_size32 +
 276             QEMU_ALIGN_UP(nhdr_namesz, phdr_align);
 277     }
 278
 279     pvh_start_addr = *elf_note_data_addr;
 280
 281     return pvh_start_addr;
 282 }
 283
 284 static bool load_elfboot(const char *kernel_filename,
 285                          int kernel_file_size,
 286                          uint8_t *header,
 287                          size_t pvh_xen_start_addr,
 288                          FWCfgState *fw_cfg)
 289 {
 290     uint32_t flags = 0;
 291     uint32_t mh_load_addr = 0;
 292     uint32_t elf_kernel_size = 0;
 293     uint64_t elf_entry;
 294     uint64_t elf_low, elf_high;
 295     int kernel_size;
 296
 297     if (ldl_p(header) != 0x464c457f) {
 298         return false; /* no elfboot */
 299     }
 300
 301     bool elf_is64 = header[EI_CLASS] == ELFCLASS64;
 302     flags = elf_is64 ?
 303         ((Elf64_Ehdr *)header)->e_flags : ((Elf32_Ehdr *)header)->e_flags;
 304
 305     if (flags & 0x00010004) { /* LOAD_ELF_HEADER_HAS_ADDR */
 306         error_report("elfboot unsupported flags = %x", flags);
 307         exit(1);
 308     }
 309
 310     uint64_t elf_note_type = XEN_ELFNOTE_PHYS32_ENTRY;
 311     kernel_size = load_elf(kernel_filename, read_pvh_start_addr,
 312                            NULL, &elf_note_type, &elf_entry,
 313                            &elf_low, &elf_high, 0, I386_ELF_MACHINE,
 314                            0, 0);
 315
 316     if (kernel_size < 0) {
 317         error_report("Error while loading elf kernel");
 318         exit(1);
 319     }
 320     mh_load_addr = elf_low;
 321     elf_kernel_size = elf_high - elf_low;
 322
 323     if (pvh_start_addr == 0) {
 324         error_report("Error loading uncompressed kernel without PVH ELF Note");
 325         exit(1);
 326     }
 327     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_ENTRY, pvh_start_addr);
 328     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_ADDR, mh_load_addr);
 329     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_SIZE, elf_kernel_size);
 330
 331     return true;
 332 }
 333
 334 void x86_load_linux(X86MachineState *x86ms,
 335                     FWCfgState *fw_cfg,
 336                     int acpi_data_size,
 337                     bool pvh_enabled,
 338                     bool linuxboot_dma_enabled)
 339 {
 340     uint16_t protocol;
 341     int setup_size, kernel_size, cmdline_size;
 342     int dtb_size, setup_data_offset;
 343     uint32_t initrd_max;
 344     uint8_t header[8192], *setup, *kernel;
 345     hwaddr real_addr, prot_addr, cmdline_addr, initrd_addr = 0;
 346     FILE *f;
 347     char *vmode;
 348     MachineState *machine = MACHINE(x86ms);
 349     struct setup_data *setup_data;
 350     const char *kernel_filename = machine->kernel_filename;
 351     const char *initrd_filename = machine->initrd_filename;
 352     const char *dtb_filename = machine->dtb;
 353     const char *kernel_cmdline = machine->kernel_cmdline;
 354
 355     /* Align to 16 bytes as a paranoia measure */
 356     cmdline_size = (strlen(kernel_cmdline) + 16) & ~15;
 357
 358     /* load the kernel header */
 359     f = fopen(kernel_filename, "rb");
 360     if (!f) {
 361         fprintf(stderr, "qemu: could not open kernel file '%s': %s\n",
 362                 kernel_filename, strerror(errno));
 363         exit(1);
 364     }
 365
 366     kernel_size = get_file_size(f);
 367     if (!kernel_size ||
 368         fread(header, 1, MIN(ARRAY_SIZE(header), kernel_size), f) !=
 369         MIN(ARRAY_SIZE(header), kernel_size)) {
 370         fprintf(stderr, "qemu: could not load kernel '%s': %s\n",
 371                 kernel_filename, strerror(errno));
 372         exit(1);
 373     }
 374
 375     /* kernel protocol version */
 376     if (ldl_p(header + 0x202) == 0x53726448) {
 377         protocol = lduw_p(header + 0x206);
 378     } else {
 379         /*
 380          * This could be a multiboot kernel. If it is, let's stop treating it
 381          * like a Linux kernel.
 382          * Note: some multiboot images could be in the ELF format (the same of
 383          * PVH), so we try multiboot first since we check the multiboot magic
 384          * header before to load it.
 385          */
 386         if (load_multiboot(fw_cfg, f, kernel_filename, initrd_filename,
 387                            kernel_cmdline, kernel_size, header)) {
 388             return;
 389         }
 390         /*
 391          * Check if the file is an uncompressed kernel file (ELF) and load it,
 392          * saving the PVH entry point used by the x86/HVM direct boot ABI.
 393          * If load_elfboot() is successful, populate the fw_cfg info.
 394          */
 395         if (pvh_enabled &&
 396             load_elfboot(kernel_filename, kernel_size,
 397                          header, pvh_start_addr, fw_cfg)) {
 398             fclose(f);
 399
 400             fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_SIZE,
 401                 strlen(kernel_cmdline) + 1);
 402             fw_cfg_add_string(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_DATA, kernel_cmdline);
 403
 404             fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_SIZE, sizeof(header));
 405             fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_DATA,
 406                              header, sizeof(header));
 407
 408             /* load initrd */
 409             if (initrd_filename) {
 410                 GMappedFile *mapped_file;
 411                 gsize initrd_size;
 412                 gchar *initrd_data;
 413                 GError *gerr = NULL;
 414
 415                 mapped_file = g_mapped_file_new(initrd_filename, false, &gerr);
 416                 if (!mapped_file) {
 417                     fprintf(stderr, "qemu: error reading initrd %s: %s\n",
 418                             initrd_filename, gerr->message);
 419                     exit(1);
 420                 }
 421                 x86ms->initrd_mapped_file = mapped_file;
 422
 423                 initrd_data = g_mapped_file_get_contents(mapped_file);
 424                 initrd_size = g_mapped_file_get_length(mapped_file);
 425                 initrd_max = x86ms->below_4g_mem_size - acpi_data_size - 1;
 426                 if (initrd_size >= initrd_max) {
 427                     fprintf(stderr, "qemu: initrd is too large, cannot support."
 428                             "(max: %"PRIu32", need %"PRId64")\n",
 429                             initrd_max, (uint64_t)initrd_size);
 430                     exit(1);
 431                 }
 432
 433                 initrd_addr = (initrd_max - initrd_size) & ~4095;
 434
 435                 fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_ADDR, initrd_addr);
 436                 fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_SIZE, initrd_size);
 437                 fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_DATA, initrd_data,
 438                                  initrd_size);
 439             }
 440
 441             option_rom[nb_option_roms].bootindex = 0;
 442             option_rom[nb_option_roms].name = "pvh.bin";
 443             nb_option_roms++;
 444
 445             return;
 446         }
 447         protocol = 0;
 448     }
 449
 450     if (protocol < 0x200 || !(header[0x211] & 0x01)) {
 451         /* Low kernel */
 452         real_addr    = 0x90000;
 453         cmdline_addr = 0x9a000 - cmdline_size;
 454         prot_addr    = 0x10000;
 455     } else if (protocol < 0x202) {
 456         /* High but ancient kernel */
 457         real_addr    = 0x90000;
 458         cmdline_addr = 0x9a000 - cmdline_size;
 459         prot_addr    = 0x100000;
 460     } else {
 461         /* High and recent kernel */
 462         real_addr    = 0x10000;
 463         cmdline_addr = 0x20000;
 464         prot_addr    = 0x100000;
 465     }
 466
 467     /* highest address for loading the initrd */
 468     if (protocol >= 0x20c &&
 469         lduw_p(header + 0x236) & XLF_CAN_BE_LOADED_ABOVE_4G) {
 470         /*
 471          * Linux has supported initrd up to 4 GB for a very long time (2007,
 472          * long before XLF_CAN_BE_LOADED_ABOVE_4G which was added in 2013),
 473          * though it only sets initrd_max to 2 GB to "work around bootloader
 474          * bugs". Luckily, QEMU firmware(which does something like bootloader)
 475          * has supported this.
 476          *
 477          * It's believed that if XLF_CAN_BE_LOADED_ABOVE_4G is set, initrd can
 478          * be loaded into any address.
 479          *
 480          * In addition, initrd_max is uint32_t simply because QEMU doesn't
 481          * support the 64-bit boot protocol (specifically the ext_ramdisk_image
 482          * field).
 483          *
 484          * Therefore here just limit initrd_max to UINT32_MAX simply as well.
 485          */
 486         initrd_max = UINT32_MAX;
 487     } else if (protocol >= 0x203) {
 488         initrd_max = ldl_p(header + 0x22c);
 489     } else {
 490         initrd_max = 0x37ffffff;
 491     }
 492
 493     if (initrd_max >= x86ms->below_4g_mem_size - acpi_data_size) {
 494         initrd_max = x86ms->below_4g_mem_size - acpi_data_size - 1;
 495     }
 496
 497     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_ADDR, cmdline_addr);
 498     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_SIZE, strlen(kernel_cmdline) + 1);
 499     fw_cfg_add_string(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_DATA, kernel_cmdline);
 500
 501     if (protocol >= 0x202) {
 502         stl_p(header + 0x228, cmdline_addr);
 503     } else {
 504         stw_p(header + 0x20, 0xA33F);
 505         stw_p(header + 0x22, cmdline_addr - real_addr);
 506     }
 507
 508     /* handle vga= parameter */
 509     vmode = strstr(kernel_cmdline, "vga=");
 510     if (vmode) {
 511         unsigned int video_mode;
 512         int ret;
 513         /* skip "vga=" */
 514         vmode += 4;
 515         if (!strncmp(vmode, "normal", 6)) {
 516             video_mode = 0xffff;
 517         } else if (!strncmp(vmode, "ext", 3)) {
 518             video_mode = 0xfffe;
 519         } else if (!strncmp(vmode, "ask", 3)) {
 520             video_mode = 0xfffd;
 521         } else {
 522             ret = qemu_strtoui(vmode, NULL, 0, &video_mode);
 523             if (ret != 0) {
 524                 fprintf(stderr, "qemu: can't parse 'vga' parameter: %s\n",
 525                         strerror(-ret));
 526                 exit(1);
 527             }
 528         }
 529         stw_p(header + 0x1fa, video_mode);
 530     }
 531
 532     /* loader type */
 533     /*
 534      * High nybble = B reserved for QEMU; low nybble is revision number.
 535      * If this code is substantially changed, you may want to consider
 536      * incrementing the revision.
 537      */
 538     if (protocol >= 0x200) {
 539         header[0x210] = 0xB0;
 540     }
 541     /* heap */
 542     if (protocol >= 0x201) {
 543         header[0x211] |= 0x80; /* CAN_USE_HEAP */
 544         stw_p(header + 0x224, cmdline_addr - real_addr - 0x200);
 545     }
 546
 547     /* load initrd */
 548     if (initrd_filename) {
 549         GMappedFile *mapped_file;
 550         gsize initrd_size;
 551         gchar *initrd_data;
 552         GError *gerr = NULL;
 553
 554         if (protocol < 0x200) {
 555             fprintf(stderr, "qemu: linux kernel too old to load a ram disk\n");
 556             exit(1);
 557         }
 558
 559         mapped_file = g_mapped_file_new(initrd_filename, false, &gerr);
 560         if (!mapped_file) {
 561             fprintf(stderr, "qemu: error reading initrd %s: %s\n",
 562                     initrd_filename, gerr->message);
 563             exit(1);
 564         }
 565         x86ms->initrd_mapped_file = mapped_file;
 566
 567         initrd_data = g_mapped_file_get_contents(mapped_file);
 568         initrd_size = g_mapped_file_get_length(mapped_file);
 569         if (initrd_size >= initrd_max) {
 570             fprintf(stderr, "qemu: initrd is too large, cannot support."
 571                     "(max: %"PRIu32", need %"PRId64")\n",
 572                     initrd_max, (uint64_t)initrd_size);
 573             exit(1);
 574         }
 575
 576         initrd_addr = (initrd_max - initrd_size) & ~4095;
 577
 578         fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_ADDR, initrd_addr);
 579         fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_SIZE, initrd_size);
 580         fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_DATA, initrd_data, initrd_size);
 581
 582         stl_p(header + 0x218, initrd_addr);
 583         stl_p(header + 0x21c, initrd_size);
 584     }
 585
 586     /* load kernel and setup */
 587     setup_size = header[0x1f1];
 588     if (setup_size == 0) {
 589         setup_size = 4;
 590     }
 591     setup_size = (setup_size + 1) * 512;
 592     if (setup_size > kernel_size) {
 593         fprintf(stderr, "qemu: invalid kernel header\n");
 594         exit(1);
 595     }
 596     kernel_size -= setup_size;
 597
 598     setup  = g_malloc(setup_size);
 599     kernel = g_malloc(kernel_size);
 600     fseek(f, 0, SEEK_SET);
 601     if (fread(setup, 1, setup_size, f) != setup_size) {
 602         fprintf(stderr, "fread() failed\n");
 603         exit(1);
 604     }
 605     if (fread(kernel, 1, kernel_size, f) != kernel_size) {
 606         fprintf(stderr, "fread() failed\n");
 607         exit(1);
 608     }
 609     fclose(f);
 610
 611     /* append dtb to kernel */
 612     if (dtb_filename) {
 613         if (protocol < 0x209) {
 614             fprintf(stderr, "qemu: Linux kernel too old to load a dtb\n");
 615             exit(1);
 616         }
 617
 618         dtb_size = get_image_size(dtb_filename);
 619         if (dtb_size <= 0) {
 620             fprintf(stderr, "qemu: error reading dtb %s: %s\n",
 621                     dtb_filename, strerror(errno));
 622             exit(1);
 623         }
 624
 625         setup_data_offset = QEMU_ALIGN_UP(kernel_size, 16);
 626         kernel_size = setup_data_offset + sizeof(struct setup_data) + dtb_size;
 627         kernel = g_realloc(kernel, kernel_size);
 628
 629         stq_p(header + 0x250, prot_addr + setup_data_offset);
 630
 631         setup_data = (struct setup_data *)(kernel + setup_data_offset);
 632         setup_data->next = 0;
 633         setup_data->type = cpu_to_le32(SETUP_DTB);
 634         setup_data->len = cpu_to_le32(dtb_size);
 635
 636         load_image_size(dtb_filename, setup_data->data, dtb_size);
 637     }
 638
 639     memcpy(setup, header, MIN(sizeof(header), setup_size));
 640
 641     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_ADDR, prot_addr);
 642     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_SIZE, kernel_size);
 643     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_DATA, kernel, kernel_size);
 644
 645     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_ADDR, real_addr);
 646     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_SIZE, setup_size);
 647     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_DATA, setup, setup_size);
 648
 649     option_rom[nb_option_roms].bootindex = 0;
 650     option_rom[nb_option_roms].name = "linuxboot.bin";
 651     if (linuxboot_dma_enabled && fw_cfg_dma_enabled(fw_cfg)) {
 652         option_rom[nb_option_roms].name = "linuxboot_dma.bin";
 653     }
 654     nb_option_roms++;
 655 }
 656
 657 void x86_bios_rom_init(MemoryRegion *rom_memory, bool isapc_ram_fw)
 658 {
 659     char *filename;
 660     MemoryRegion *bios, *isa_bios;
 661     int bios_size, isa_bios_size;
 662     int ret;
 663
 664     /* BIOS load */
 665     if (bios_name == NULL) {
 666         bios_name = BIOS_FILENAME;
 667     }
 668     filename = qemu_find_file(QEMU_FILE_TYPE_BIOS, bios_name);
 669     if (filename) {
 670         bios_size = get_image_size(filename);
 671     } else {
 672         bios_size = -1;
 673     }
 674     if (bios_size <= 0 ||
 675         (bios_size % 65536) != 0) {
 676         goto bios_error;
 677     }
 678     bios = g_malloc(sizeof(*bios));
 679     memory_region_init_ram(bios, NULL, "pc.bios", bios_size, &error_fatal);
 680     if (!isapc_ram_fw) {
 681         memory_region_set_readonly(bios, true);
 682     }
 683     ret = rom_add_file_fixed(bios_name, (uint32_t)(-bios_size), -1);
 684     if (ret != 0) {
 685     bios_error:
 686         fprintf(stderr, "qemu: could not load PC BIOS '%s'\n", bios_name);
 687         exit(1);
 688     }
 689     g_free(filename);
 690
 691     /* map the last 128KB of the BIOS in ISA space */
 692     isa_bios_size = MIN(bios_size, 128 * KiB);
 693     isa_bios = g_malloc(sizeof(*isa_bios));
 694     memory_region_init_alias(isa_bios, NULL, "isa-bios", bios,
 695                              bios_size - isa_bios_size, isa_bios_size);
 696     memory_region_add_subregion_overlap(rom_memory,
 697                                         0x100000 - isa_bios_size,
 698                                         isa_bios,
 699                                         1);
 700     if (!isapc_ram_fw) {
 701         memory_region_set_readonly(isa_bios, true);
 702     }
 703
 704     /* map all the bios at the top of memory */
 705     memory_region_add_subregion(rom_memory,
 706                                 (uint32_t)(-bios_size),
 707                                 bios);
 708 }
 709
 710 static void x86_machine_get_max_ram_below_4g(Object *obj, Visitor *v,
 711                                              const char *name, void *opaque,
 712                                              Error **errp)
 713 {
 714     X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(obj);
 715     uint64_t value = x86ms->max_ram_below_4g;
 716
 717     visit_type_size(v, name, &value, errp);
 718 }
 719
 720 static void x86_machine_set_max_ram_below_4g(Object *obj, Visitor *v,
 721                                              const char *name, void *opaque,
 722                                              Error **errp)
 723 {
 724     X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(obj);
 725     Error *error = NULL;
 726     uint64_t value;
 727
 728     visit_type_size(v, name, &value, &error);
 729     if (error) {
 730         error_propagate(errp, error);
 731         return;
 732     }
 733     if (value > 4 * GiB) {
 734         error_setg(&error,
 735                    "Machine option 'max-ram-below-4g=%"PRIu64
 736                    "' expects size less than or equal to 4G", value);
 737         error_propagate(errp, error);
 738         return;
 739     }
 740
 741     if (value < 1 * MiB) {
 742         warn_report("Only %" PRIu64 " bytes of RAM below the 4GiB boundary,"
 743                     "BIOS may not work with less than 1MiB", value);
 744     }
 745
 746     x86ms->max_ram_below_4g = value;
 747 }
 748
 749 bool x86_machine_is_smm_enabled(X86MachineState *x86ms)
 750 {
 751     bool smm_available = false;
 752
 753     if (x86ms->smm == ON_OFF_AUTO_OFF) {
 754         return false;
 755     }
 756
 757     if (tcg_enabled() || qtest_enabled()) {
 758         smm_available = true;
 759     } else if (kvm_enabled()) {
 760         smm_available = kvm_has_smm();
 761     }
 762
 763     if (smm_available) {
 764         return true;
 765     }
 766
 767     if (x86ms->smm == ON_OFF_AUTO_ON) {
 768         error_report("System Management Mode not supported by this hypervisor.");
 769         exit(1);
 770     }
 771     return false;
 772 }
 773
 774 static void x86_machine_get_smm(Object *obj, Visitor *v, const char *name,
 775                                void *opaque, Error **errp)
 776 {
 777     X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(obj);
 778     OnOffAuto smm = x86ms->smm;
 779
 780     visit_type_OnOffAuto(v, name, &smm, errp);
 781 }
 782
 783 static void x86_machine_set_smm(Object *obj, Visitor *v, const char *name,
 784                                void *opaque, Error **errp)
 785 {
 786     X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(obj);
 787
 788     visit_type_OnOffAuto(v, name, &x86ms->smm, errp);
 789 }
 790
 791 static void x86_machine_initfn(Object *obj)
 792 {
 793     X86MachineState *x86ms = X86_MACHINE(obj);
 794
 795     x86ms->smm = ON_OFF_AUTO_AUTO;
 796     x86ms->max_ram_below_4g = 0; /* use default */
 797     x86ms->smp_dies = 1;
 798 }
 799
 800 static void x86_machine_class_init(ObjectClass *oc, void *data)
 801 {
 802     MachineClass *mc = MACHINE_CLASS(oc);
 803     X86MachineClass *x86mc = X86_MACHINE_CLASS(oc);
 804     NMIClass *nc = NMI_CLASS(oc);
 805
 806     mc->cpu_index_to_instance_props = x86_cpu_index_to_props;
 807     mc->get_default_cpu_node_id = x86_get_default_cpu_node_id;
 808     mc->possible_cpu_arch_ids = x86_possible_cpu_arch_ids;
 809     x86mc->compat_apic_id_mode = false;
 810     x86mc->save_tsc_khz = true;
 811     nc->nmi_monitor_handler = x86_nmi;
 812
 813     object_class_property_add(oc, X86_MACHINE_MAX_RAM_BELOW_4G, "size",
 814         x86_machine_get_max_ram_below_4g, x86_machine_set_max_ram_below_4g,
 815         NULL, NULL, &error_abort);
 816     object_class_property_set_description(oc, X86_MACHINE_MAX_RAM_BELOW_4G,
 817         "Maximum ram below the 4G boundary (32bit boundary)", &error_abort);
 818
 819     object_class_property_add(oc, X86_MACHINE_SMM, "OnOffAuto",
 820         x86_machine_get_smm, x86_machine_set_smm,
 821         NULL, NULL, &error_abort);
 822     object_class_property_set_description(oc, X86_MACHINE_SMM,
 823         "Enable SMM", &error_abort);
 824 }
 825
 826 static const TypeInfo x86_machine_info = {
 827     .name = TYPE_X86_MACHINE,
 828     .parent = TYPE_MACHINE,
 829     .abstract = true,
 830     .instance_size = sizeof(X86MachineState),
 831     .instance_init = x86_machine_initfn,
 832     .class_size = sizeof(X86MachineClass),
 833     .class_init = x86_machine_class_init,
 834     .interfaces = (InterfaceInfo[]) {
 835          { TYPE_NMI },
 836          { }
 837     },
 838 };
 839
 840 static void x86_machine_register_types(void)
 841 {
 842     type_register_static(&x86_machine_info);
 843 }
 844
 845 type_init(x86_machine_register_types)