[NET]: rt_check_expire() can take a long time, add a cond_resched()
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / lguest / lguest_user.c
index e90d7a783dafab8d94002230812758bea7782cfc..9d716fa42cad39f00dc2e20cdc364c752679409e 100644 (file)
@@ -1,49 +1,29 @@
-/* Userspace control of the guest, via /dev/lguest. */
+/*P:200 This contains all the /dev/lguest code, whereby the userspace launcher
+ * controls and communicates with the Guest.  For example, the first write will
+ * tell us the Guest's memory layout, pagetable, entry point and kernel address
+ * offset.  A read will run the Guest until something happens, such as a signal
+ * or the Guest doing a NOTIFY out to the Launcher. :*/
 #include <linux/uaccess.h>
 #include <linux/miscdevice.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include "lg.h"
 
-static void setup_regs(struct lguest_regs *regs, unsigned long start)
-{
-       /* Write out stack in format lguest expects, so we can switch to it. */
-       regs->ds = regs->es = regs->ss = __KERNEL_DS|GUEST_PL;
-       regs->cs = __KERNEL_CS|GUEST_PL;
-       regs->eflags = 0x202;   /* Interrupts enabled. */
-       regs->eip = start;
-       /* esi points to our boot information (physical address 0) */
-}
-
-/* + addr */
-static long user_get_dma(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
-{
-       unsigned long key, udma, irq;
-
-       if (get_user(key, input) != 0)
-               return -EFAULT;
-       udma = get_dma_buffer(lg, key, &irq);
-       if (!udma)
-               return -ENOENT;
-
-       /* We put irq number in udma->used_len. */
-       lgwrite_u32(lg, udma + offsetof(struct lguest_dma, used_len), irq);
-       return udma;
-}
-
-/* To force the Guest to stop running and return to the Launcher, the
- * Waker sets writes LHREQ_BREAK and the value "1" to /dev/lguest.  The
- * Launcher then writes LHREQ_BREAK and "0" to release the Waker. */
-static int break_guest_out(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
+/*L:055 When something happens, the Waker process needs a way to stop the
+ * kernel running the Guest and return to the Launcher.  So the Waker writes
+ * LHREQ_BREAK and the value "1" to /dev/lguest to do this.  Once the Launcher
+ * has done whatever needs attention, it writes LHREQ_BREAK and "0" to release
+ * the Waker. */
+static int break_guest_out(struct lguest *lg, const unsigned long __user *input)
 {
        unsigned long on;
 
-       /* Fetch whether they're turning break on or off.. */
+       /* Fetch whether they're turning break on or off. */
        if (get_user(on, input) != 0)
                return -EFAULT;
 
        if (on) {
                lg->break_out = 1;
-               /* Pop it out (may be running on different CPU) */
+               /* Pop it out of the Guest (may be running on different CPU) */
                wake_up_process(lg->tsk);
                /* Wait for them to reset it */
                return wait_event_interruptible(lg->break_wq, !lg->break_out);
@@ -54,59 +34,86 @@ static int break_guest_out(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
        }
 }
 
-/* + irq */
-static int user_send_irq(struct lguest *lg, const u32 __user *input)
+/*L:050 Sending an interrupt is done by writing LHREQ_IRQ and an interrupt
+ * number to /dev/lguest. */
+static int user_send_irq(struct lguest *lg, const unsigned long __user *input)
 {
-       u32 irq;
+       unsigned long irq;
 
        if (get_user(irq, input) != 0)
                return -EFAULT;
        if (irq >= LGUEST_IRQS)
                return -EINVAL;
+       /* Next time the Guest runs, the core code will see if it can deliver
+        * this interrupt. */
        set_bit(irq, lg->irqs_pending);
        return 0;
 }
 
+/*L:040 Once our Guest is initialized, the Launcher makes it run by reading
+ * from /dev/lguest. */
 static ssize_t read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t*o)
 {
        struct lguest *lg = file->private_data;
 
+       /* You must write LHREQ_INITIALIZE first! */
        if (!lg)
                return -EINVAL;
 
-       /* If you're not the task which owns the guest, go away. */
+       /* If you're not the task which owns the Guest, go away. */
        if (current != lg->tsk)
                return -EPERM;
 
+       /* If the guest is already dead, we indicate why */
        if (lg->dead) {
                size_t len;
 
+               /* lg->dead either contains an error code, or a string. */
                if (IS_ERR(lg->dead))
                        return PTR_ERR(lg->dead);
 
+               /* We can only return as much as the buffer they read with. */
                len = min(size, strlen(lg->dead)+1);
                if (copy_to_user(user, lg->dead, len) != 0)
                        return -EFAULT;
                return len;
        }
 
-       if (lg->dma_is_pending)
-               lg->dma_is_pending = 0;
+       /* If we returned from read() last time because the Guest notified,
+        * clear the flag. */
+       if (lg->pending_notify)
+               lg->pending_notify = 0;
 
+       /* Run the Guest until something interesting happens. */
        return run_guest(lg, (unsigned long __user *)user);
 }
 
-/* Take: pfnlimit, pgdir, start, pageoffset. */
-static int initialize(struct file *file, const u32 __user *input)
+/*L:020 The initialization write supplies 4 pointer sized (32 or 64 bit)
+ * values (in addition to the LHREQ_INITIALIZE value).  These are:
+ *
+ * base: The start of the Guest-physical memory inside the Launcher memory.
+ *
+ * pfnlimit: The highest (Guest-physical) page number the Guest should be
+ * allowed to access.  The Guest memory lives inside the Launcher, so it sets
+ * this to ensure the Guest can only reach its own memory.
+ *
+ * pgdir: The (Guest-physical) address of the top of the initial Guest
+ * pagetables (which are set up by the Launcher).
+ *
+ * start: The first instruction to execute ("eip" in x86-speak).
+ */
+static int initialize(struct file *file, const unsigned long __user *input)
 {
+       /* "struct lguest" contains everything we (the Host) know about a
+        * Guest. */
        struct lguest *lg;
-       int err, i;
-       u32 args[4];
+       int err;
+       unsigned long args[4];
 
-       /* We grab the Big Lguest lock, which protects the global array
-        * "lguests" and multiple simultaneous initializations. */
+       /* We grab the Big Lguest lock, which protects against multiple
+        * simultaneous initializations. */
        mutex_lock(&lguest_lock);
-
+       /* You can't initialize twice!  Close the device and start again... */
        if (file->private_data) {
                err = -EBUSY;
                goto unlock;
@@ -117,37 +124,61 @@ static int initialize(struct file *file, const u32 __user *input)
                goto unlock;
        }
 
-       i = find_free_guest();
-       if (i < 0) {
-               err = -ENOSPC;
+       lg = kzalloc(sizeof(*lg), GFP_KERNEL);
+       if (!lg) {
+               err = -ENOMEM;
                goto unlock;
        }
-       lg = &lguests[i];
-       lg->guestid = i;
-       lg->pfn_limit = args[0];
-       lg->page_offset = args[3];
+
+       /* Populate the easy fields of our "struct lguest" */
+       lg->mem_base = (void __user *)(long)args[0];
+       lg->pfn_limit = args[1];
+
+       /* We need a complete page for the Guest registers: they are accessible
+        * to the Guest and we can only grant it access to whole pages. */
        lg->regs_page = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
        if (!lg->regs_page) {
                err = -ENOMEM;
                goto release_guest;
        }
+       /* We actually put the registers at the bottom of the page. */
        lg->regs = (void *)lg->regs_page + PAGE_SIZE - sizeof(*lg->regs);
 
-       err = init_guest_pagetable(lg, args[1]);
+       /* Initialize the Guest's shadow page tables, using the toplevel
+        * address the Launcher gave us.  This allocates memory, so can
+        * fail. */
+       err = init_guest_pagetable(lg, args[2]);
        if (err)
                goto free_regs;
 
-       setup_regs(lg->regs, args[2]);
-       setup_guest_gdt(lg);
+       /* Now we initialize the Guest's registers, handing it the start
+        * address. */
+       lguest_arch_setup_regs(lg, args[3]);
+
+       /* The timer for lguest's clock needs initialization. */
        init_clockdev(lg);
+
+       /* We keep a pointer to the Launcher task (ie. current task) for when
+        * other Guests want to wake this one (inter-Guest I/O). */
        lg->tsk = current;
+       /* We need to keep a pointer to the Launcher's memory map, because if
+        * the Launcher dies we need to clean it up.  If we don't keep a
+        * reference, it is destroyed before close() is called. */
        lg->mm = get_task_mm(lg->tsk);
+
+       /* Initialize the queue for the waker to wait on */
        init_waitqueue_head(&lg->break_wq);
+
+       /* We remember which CPU's pages this Guest used last, for optimization
+        * when the same Guest runs on the same CPU twice. */
        lg->last_pages = NULL;
+
+       /* We keep our "struct lguest" in the file's private_data. */
        file->private_data = lg;
 
        mutex_unlock(&lguest_lock);
 
+       /* And because this is a write() call, we return the length used. */
        return sizeof(args);
 
 free_regs:
@@ -159,18 +190,28 @@ unlock:
        return err;
 }
 
-static ssize_t write(struct file *file, const char __user *input,
+/*L:010 The first operation the Launcher does must be a write.  All writes
+ * start with an unsigned long number: for the first write this must be
+ * LHREQ_INITIALIZE to set up the Guest.  After that the Launcher can use
+ * writes of other values to send interrupts. */
+static ssize_t write(struct file *file, const char __user *in,
                     size_t size, loff_t *off)
 {
+       /* Once the guest is initialized, we hold the "struct lguest" in the
+        * file private data. */
        struct lguest *lg = file->private_data;
-       u32 req;
+       const unsigned long __user *input = (const unsigned long __user *)in;
+       unsigned long req;
 
        if (get_user(req, input) != 0)
                return -EFAULT;
-       input += sizeof(req);
+       input++;
 
+       /* If you haven't initialized, you must do that first. */
        if (req != LHREQ_INITIALIZE && !lg)
                return -EINVAL;
+
+       /* Once the Guest is dead, all you can do is read() why it died. */
        if (lg && lg->dead)
                return -ENOENT;
 
@@ -180,45 +221,79 @@ static ssize_t write(struct file *file, const char __user *input,
 
        switch (req) {
        case LHREQ_INITIALIZE:
-               return initialize(file, (const u32 __user *)input);
-       case LHREQ_GETDMA:
-               return user_get_dma(lg, (const u32 __user *)input);
+               return initialize(file, input);
        case LHREQ_IRQ:
-               return user_send_irq(lg, (const u32 __user *)input);
+               return user_send_irq(lg, input);
        case LHREQ_BREAK:
-               return break_guest_out(lg, (const u32 __user *)input);
+               return break_guest_out(lg, input);
        default:
                return -EINVAL;
        }
 }
 
+/*L:060 The final piece of interface code is the close() routine.  It reverses
+ * everything done in initialize().  This is usually called because the
+ * Launcher exited.
+ *
+ * Note that the close routine returns 0 or a negative error number: it can't
+ * really fail, but it can whine.  I blame Sun for this wart, and K&R C for
+ * letting them do it. :*/
 static int close(struct inode *inode, struct file *file)
 {
        struct lguest *lg = file->private_data;
 
+       /* If we never successfully initialized, there's nothing to clean up */
        if (!lg)
                return 0;
 
+       /* We need the big lock, to protect from inter-guest I/O and other
+        * Launchers initializing guests. */
        mutex_lock(&lguest_lock);
        /* Cancels the hrtimer set via LHCALL_SET_CLOCKEVENT. */
        hrtimer_cancel(&lg->hrt);
-       release_all_dma(lg);
+       /* Free up the shadow page tables for the Guest. */
        free_guest_pagetable(lg);
+       /* Now all the memory cleanups are done, it's safe to release the
+        * Launcher's memory management structure. */
        mmput(lg->mm);
+       /* If lg->dead doesn't contain an error code it will be NULL or a
+        * kmalloc()ed string, either of which is ok to hand to kfree(). */
        if (!IS_ERR(lg->dead))
                kfree(lg->dead);
+       /* We can free up the register page we allocated. */
        free_page(lg->regs_page);
+       /* We clear the entire structure, which also marks it as free for the
+        * next user. */
        memset(lg, 0, sizeof(*lg));
+       /* Release lock and exit. */
        mutex_unlock(&lguest_lock);
+
        return 0;
 }
 
+/*L:000
+ * Welcome to our journey through the Launcher!
+ *
+ * The Launcher is the Host userspace program which sets up, runs and services
+ * the Guest.  In fact, many comments in the Drivers which refer to "the Host"
+ * doing things are inaccurate: the Launcher does all the device handling for
+ * the Guest, but the Guest can't know that.
+ *
+ * Just to confuse you: to the Host kernel, the Launcher *is* the Guest and we
+ * shall see more of that later.
+ *
+ * We begin our understanding with the Host kernel interface which the Launcher
+ * uses: reading and writing a character device called /dev/lguest.  All the
+ * work happens in the read(), write() and close() routines: */
 static struct file_operations lguest_fops = {
        .owner   = THIS_MODULE,
        .release = close,
        .write   = write,
        .read    = read,
 };
+
+/* This is a textbook example of a "misc" character device.  Populate a "struct
+ * miscdevice" and register it with misc_register(). */
 static struct miscdevice lguest_dev = {
        .minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR,
        .name   = "lguest",