what the heck one last one before i go take a nap...
[dragonfly.git] / sys / i386 / i386 / mem.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
3  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990 The Regents of the University of California.
4  * All rights reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
8  * Science Department, and code derived from software contributed to
9  * Berkeley by William Jolitz.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
20  *    must display the following acknowledgement:
21  *      This product includes software developed by the University of
22  *      California, Berkeley and its contributors.
23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  *      from: Utah $Hdr: mem.c 1.13 89/10/08$
40  *      from: @(#)mem.c 7.2 (Berkeley) 5/9/91
41  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/mem.c,v 1.79.2.9 2003/01/04 22:58:01 njl Exp $
42  * $DragonFly: src/sys/i386/i386/Attic/mem.c,v 1.9 2003/08/26 21:42:18 rob Exp $
43  */
44
45 /*
46  * Memory special file
47  */
48
49 #include <sys/param.h>
50 #include <sys/systm.h>
51 #include <sys/buf.h>
52 #include <sys/conf.h>
53 #include <sys/fcntl.h>
54 #include <sys/filio.h>
55 #include <sys/ioccom.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/malloc.h>
58 #include <sys/memrange.h>
59 #include <sys/proc.h>
60 #include <sys/random.h>
61 #include <sys/signalvar.h>
62 #include <sys/uio.h>
63 #include <sys/vnode.h>
64
65 #include <machine/frame.h>
66 #include <machine/psl.h>
67 #include <machine/specialreg.h>
68 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
69
70 #include <vm/vm.h>
71 #include <vm/pmap.h>
72 #include <vm/vm_extern.h>
73
74
75 static  d_open_t        mmopen;
76 static  d_close_t       mmclose;
77 static  d_read_t        mmrw;
78 static  d_ioctl_t       mmioctl;
79 static  d_mmap_t        memmmap;
80 static  d_poll_t        mmpoll;
81
82 #define CDEV_MAJOR 2
83 static struct cdevsw mem_cdevsw = {
84         /* name */      "mem",
85         /* maj */       CDEV_MAJOR,
86         /* flags */     D_MEM,
87         /* port */      NULL,
88         /* autoq */     0,
89
90         /* open */      mmopen,
91         /* close */     mmclose,
92         /* read */      mmrw,
93         /* write */     mmrw,
94         /* ioctl */     mmioctl,
95         /* poll */      mmpoll,
96         /* mmap */      memmmap,
97         /* strategy */  nostrategy,
98         /* dump */      nodump,
99         /* psize */     nopsize
100 };
101
102 static int rand_bolt;
103 static caddr_t  zbuf;
104
105 MALLOC_DEFINE(M_MEMDESC, "memdesc", "memory range descriptors");
106 static int mem_ioctl (dev_t, u_long, caddr_t, int, struct thread *);
107 static int random_ioctl (dev_t, u_long, caddr_t, int, struct thread *);
108
109 struct mem_range_softc mem_range_softc;
110
111
112 static int
113 mmclose(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
114 {
115         struct proc *p = td->td_proc;
116
117         switch (minor(dev)) {
118         case 14:
119                 p->p_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
120                 break;
121         default:
122                 break;
123         }
124         return (0);
125 }
126
127 static int
128 mmopen(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
129 {
130         int error;
131         struct proc *p = td->td_proc;
132
133         switch (minor(dev)) {
134         case 0:
135         case 1:
136                 if ((flags & FWRITE) && securelevel > 0)
137                         return (EPERM);
138                 break;
139         case 14:
140                 error = suser(td);
141                 if (error != 0)
142                         return (error);
143                 if (securelevel > 0)
144                         return (EPERM);
145                 p->p_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
146                 break;
147         default:
148                 break;
149         }
150         return (0);
151 }
152
153 static int
154 mmrw(dev, uio, flags)
155         dev_t dev;
156         struct uio *uio;
157         int flags;
158 {
159         int o;
160         u_int c, v;
161         u_int poolsize;
162         struct iovec *iov;
163         int error = 0;
164         caddr_t buf = NULL;
165
166         while (uio->uio_resid > 0 && error == 0) {
167                 iov = uio->uio_iov;
168                 if (iov->iov_len == 0) {
169                         uio->uio_iov++;
170                         uio->uio_iovcnt--;
171                         if (uio->uio_iovcnt < 0)
172                                 panic("mmrw");
173                         continue;
174                 }
175                 switch (minor(dev)) {
176
177 /* minor device 0 is physical memory */
178                 case 0:
179                         v = uio->uio_offset;
180                         v &= ~PAGE_MASK;
181                         pmap_kenter((vm_offset_t)ptvmmap, v);
182                         o = (int)uio->uio_offset & PAGE_MASK;
183                         c = (u_int)(PAGE_SIZE - ((int)iov->iov_base & PAGE_MASK));
184                         c = min(c, (u_int)(PAGE_SIZE - o));
185                         c = min(c, (u_int)iov->iov_len);
186                         error = uiomove((caddr_t)&ptvmmap[o], (int)c, uio);
187                         pmap_kremove((vm_offset_t)ptvmmap);
188                         continue;
189
190 /* minor device 1 is kernel memory */
191                 case 1: {
192                         vm_offset_t addr, eaddr;
193                         c = iov->iov_len;
194
195                         /*
196                          * Make sure that all of the pages are currently resident so
197                          * that we don't create any zero-fill pages.
198                          */
199                         addr = trunc_page(uio->uio_offset);
200                         eaddr = round_page(uio->uio_offset + c);
201
202                         if (addr < (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0))
203                                 return EFAULT;
204                         if (eaddr >= (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0))
205                                 return EFAULT;
206                         for (; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE) 
207                                 if (pmap_extract(kernel_pmap, addr) == 0)
208                                         return EFAULT;
209                         
210                         if (!kernacc((caddr_t)(int)uio->uio_offset, c,
211                             uio->uio_rw == UIO_READ ? 
212                             VM_PROT_READ : VM_PROT_WRITE))
213                                 return (EFAULT);
214                         error = uiomove((caddr_t)(int)uio->uio_offset, (int)c, uio);
215                         continue;
216                 }
217
218 /* minor device 2 is EOF/RATHOLE */
219                 case 2:
220                         if (uio->uio_rw == UIO_READ)
221                                 return (0);
222                         c = iov->iov_len;
223                         break;
224
225 /* minor device 3 (/dev/random) is source of filth on read, rathole on write */
226                 case 3:
227                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
228                                 c = iov->iov_len;
229                                 break;
230                         }
231                         if (buf == NULL)
232                                 buf = (caddr_t)
233                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
234                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
235                         poolsize = read_random(buf, c);
236                         if (poolsize == 0) {
237                                 if (buf)
238                                         free(buf, M_TEMP);
239                                 if ((flags & IO_NDELAY) != 0)
240                                         return (EWOULDBLOCK);
241                                 return (0);
242                         }
243                         c = min(c, poolsize);
244                         error = uiomove(buf, (int)c, uio);
245                         continue;
246
247 /* minor device 4 (/dev/urandom) is source of muck on read, rathole on write */
248                 case 4:
249                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
250                                 c = iov->iov_len;
251                                 break;
252                         }
253                         if (CURSIG(curproc) != 0) {
254                                 /*
255                                  * Use tsleep() to get the error code right.
256                                  * It should return immediately.
257                                  */
258                                 error = tsleep(&rand_bolt, PCATCH, "urand", 1);
259                                 if (error != 0 && error != EWOULDBLOCK)
260                                         continue;
261                         }
262                         if (buf == NULL)
263                                 buf = (caddr_t)
264                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
265                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
266                         poolsize = read_random_unlimited(buf, c);
267                         c = min(c, poolsize);
268                         error = uiomove(buf, (int)c, uio);
269                         continue;
270
271 /* minor device 12 (/dev/zero) is source of nulls on read, rathole on write */
272                 case 12:
273                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
274                                 c = iov->iov_len;
275                                 break;
276                         }
277                         if (zbuf == NULL) {
278                                 zbuf = (caddr_t)
279                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
280                                 bzero(zbuf, PAGE_SIZE);
281                         }
282                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
283                         error = uiomove(zbuf, (int)c, uio);
284                         continue;
285
286                 default:
287                         return (ENODEV);
288                 }
289                 if (error)
290                         break;
291                 iov->iov_base += c;
292                 iov->iov_len -= c;
293                 uio->uio_offset += c;
294                 uio->uio_resid -= c;
295         }
296         if (buf)
297                 free(buf, M_TEMP);
298         return (error);
299 }
300
301
302
303
304 /*******************************************************\
305 * allow user processes to MMAP some memory sections     *
306 * instead of going through read/write                   *
307 \*******************************************************/
308 static int
309 memmmap(dev_t dev, vm_offset_t offset, int nprot)
310 {
311         switch (minor(dev))
312         {
313
314 /* minor device 0 is physical memory */
315         case 0:
316                 return i386_btop(offset);
317
318 /* minor device 1 is kernel memory */
319         case 1:
320                 return i386_btop(vtophys(offset));
321
322         default:
323                 return -1;
324         }
325 }
326
327 static int
328 mmioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
329 {
330
331         switch (minor(dev)) {
332         case 0:
333                 return mem_ioctl(dev, cmd, data, flags, td);
334         case 3:
335         case 4:
336                 return random_ioctl(dev, cmd, data, flags, td);
337         }
338         return (ENODEV);
339 }
340
341 /*
342  * Operations for changing memory attributes.
343  *
344  * This is basically just an ioctl shim for mem_range_attr_get
345  * and mem_range_attr_set.
346  */
347 static int 
348 mem_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
349 {
350         int nd, error = 0;
351         struct mem_range_op *mo = (struct mem_range_op *)data;
352         struct mem_range_desc *md;
353         
354         /* is this for us? */
355         if ((cmd != MEMRANGE_GET) &&
356             (cmd != MEMRANGE_SET))
357                 return (ENOTTY);
358
359         /* any chance we can handle this? */
360         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
361                 return (EOPNOTSUPP);
362
363         /* do we have any descriptors? */
364         if (mem_range_softc.mr_ndesc == 0)
365                 return (ENXIO);
366
367         switch (cmd) {
368         case MEMRANGE_GET:
369                 nd = imin(mo->mo_arg[0], mem_range_softc.mr_ndesc);
370                 if (nd > 0) {
371                         md = (struct mem_range_desc *)
372                                 malloc(nd * sizeof(struct mem_range_desc),
373                                        M_MEMDESC, M_WAITOK);
374                         error = mem_range_attr_get(md, &nd);
375                         if (!error)
376                                 error = copyout(md, mo->mo_desc, 
377                                         nd * sizeof(struct mem_range_desc));
378                         free(md, M_MEMDESC);
379                 } else {
380                         nd = mem_range_softc.mr_ndesc;
381                 }
382                 mo->mo_arg[0] = nd;
383                 break;
384                 
385         case MEMRANGE_SET:
386                 md = (struct mem_range_desc *)malloc(sizeof(struct mem_range_desc),
387                                                     M_MEMDESC, M_WAITOK);
388                 error = copyin(mo->mo_desc, md, sizeof(struct mem_range_desc));
389                 /* clamp description string */
390                 md->mr_owner[sizeof(md->mr_owner) - 1] = 0;
391                 if (error == 0)
392                         error = mem_range_attr_set(md, &mo->mo_arg[0]);
393                 free(md, M_MEMDESC);
394                 break;
395         }
396         return (error);
397 }
398
399 /*
400  * Implementation-neutral, kernel-callable functions for manipulating
401  * memory range attributes.
402  */
403 int
404 mem_range_attr_get(mrd, arg)
405         struct mem_range_desc *mrd;
406         int *arg;
407 {
408         /* can we handle this? */
409         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
410                 return (EOPNOTSUPP);
411
412         if (*arg == 0) {
413                 *arg = mem_range_softc.mr_ndesc;
414         } else {
415                 bcopy(mem_range_softc.mr_desc, mrd, (*arg) * sizeof(struct mem_range_desc));
416         }
417         return (0);
418 }
419
420 int
421 mem_range_attr_set(mrd, arg)
422         struct mem_range_desc *mrd;
423         int *arg;
424 {
425         /* can we handle this? */
426         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
427                 return (EOPNOTSUPP);
428
429         return (mem_range_softc.mr_op->set(&mem_range_softc, mrd, arg));
430 }
431
432 #ifdef SMP
433 void
434 mem_range_AP_init(void)
435 {
436         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
437                 return (mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc));
438 }
439 #endif
440
441 static int 
442 random_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
443 {
444         static intrmask_t interrupt_allowed;
445         intrmask_t interrupt_mask;
446         int error, intr;
447         
448         /*
449          * We're the random or urandom device.  The only ioctls are for
450          * selecting and inspecting which interrupts are used in the muck
451          * gathering business and the fcntl() stuff.
452          */
453         if (cmd != MEM_SETIRQ && cmd != MEM_CLEARIRQ && cmd != MEM_RETURNIRQ
454                 && cmd != FIONBIO && cmd != FIOASYNC)
455                 return (ENOTTY);
456
457         /*
458          * XXX the data is 16-bit due to a historical botch, so we use
459          * magic 16's instead of ICU_LEN and can't support 24 interrupts
460          * under SMP.
461          * Even inspecting the state is privileged, since it gives a hint
462          * about how easily the randomness might be guessed.
463          */
464         intr = *(int16_t *)data;
465         interrupt_mask = 1 << intr;
466         switch (cmd) {
467         /* Really handled in upper layer */
468         case FIOASYNC:
469         case FIONBIO:
470                 break;
471         case MEM_SETIRQ:
472                 error = suser(td);
473                 if (error != 0)
474                         return (error);
475                 if (intr < 0 || intr >= 16)
476                         return (EINVAL);
477                 if (interrupt_allowed & interrupt_mask)
478                         break;
479                 interrupt_allowed |= interrupt_mask;
480                 register_randintr(intr);
481                 break;
482         case MEM_CLEARIRQ:
483                 error = suser(td);
484                 if (error != 0)
485                         return (error);
486                 if (intr < 0 || intr >= 16)
487                         return (EINVAL);
488                 if (!(interrupt_allowed & interrupt_mask))
489                         break;
490                 interrupt_allowed &= ~interrupt_mask;
491                 unregister_randintr(intr);
492                 break;
493         case MEM_RETURNIRQ:
494                 error = suser(td);
495                 if (error != 0)
496                         return (error);
497                 *(u_int16_t *)data = interrupt_allowed;
498                 break;
499         }
500         return (0);
501 }
502
503 int
504 mmpoll(dev_t dev, int events, struct thread *td)
505 {
506         switch (minor(dev)) {
507         case 3:         /* /dev/random */
508                 return random_poll(dev, events, td);
509         case 4:         /* /dev/urandom */
510         default:
511                 return seltrue(dev, events, td);
512         }
513 }
514
515 int
516 iszerodev(dev)
517         dev_t dev;
518 {
519         return ((major(dev) == mem_cdevsw.d_maj)
520           && minor(dev) == 12);
521 }
522
523 static void
524 mem_drvinit(void *unused)
525 {
526
527         /* Initialise memory range handling */
528         if (mem_range_softc.mr_op != NULL)
529                 mem_range_softc.mr_op->init(&mem_range_softc);
530
531         make_dev(&mem_cdevsw, 0, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "mem");
532         make_dev(&mem_cdevsw, 1, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "kmem");
533         make_dev(&mem_cdevsw, 2, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "null");
534         make_dev(&mem_cdevsw, 3, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "random");
535         make_dev(&mem_cdevsw, 4, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "urandom");
536         make_dev(&mem_cdevsw, 12, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "zero");
537         make_dev(&mem_cdevsw, 14, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0600, "io");
538 }
539
540 SYSINIT(memdev,SI_SUB_DRIVERS,SI_ORDER_MIDDLE+CDEV_MAJOR,mem_drvinit,NULL)
541