sys/platform/pc32/i386/sys_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  14  *    must display the following acknowledgement:
  15  *      This product includes software developed by the University of
  16  *      California, Berkeley and its contributors.
  17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  19  *    without specific prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  *
  33  *      from: @(#)sys_machdep.c 5.5 (Berkeley) 1/19/91
  34  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/sys_machdep.c,v 1.47.2.3 2002/10/07 17:20:00 jhb Exp $
  35  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/sys_machdep.c,v 1.32 2008/01/06 16:55:53 swildner Exp $
  36  *
  37  */
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/sysproto.h>
  42 #include <sys/malloc.h>
  43 #include <sys/thread.h>
  44 #include <sys/proc.h>
  45 #include <sys/priv.h>
  46 #include <sys/thread.h>
  47 #include <sys/memrange.h>
  48
  49 #include <vm/vm.h>
  50 #include <sys/lock.h>
  51 #include <vm/pmap.h>
  52 #include <vm/vm_map.h>
  53 #include <vm/vm_extern.h>
  54
  55 #include <sys/user.h>
  56
  57 #include <machine/cpu.h>
  58 #include <machine/pcb_ext.h>    /* pcb.h included by sys/user.h */
  59 #include <machine/sysarch.h>
  60 #include <machine/smp.h>
  61 #include <machine/globaldata.h> /* mdcpu */
  62
  63 #include <vm/vm_kern.h>         /* for kernel_map */
  64 #include <sys/thread2.h>
  65
  66 #define MAX_LD 8192
  67 #define LD_PER_PAGE 512
  68 #define NEW_MAX_LD(num)  ((num + LD_PER_PAGE) & ~(LD_PER_PAGE-1))
  69 #define SIZE_FROM_LARGEST_LD(num) (NEW_MAX_LD(num) << 3)
  70
  71
  72
  73 static int ki386_get_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  74 static int ki386_set_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  75 static int ki386_get_ioperm(struct lwp *, char *);
  76 static int ki386_set_ioperm(struct lwp *, char *);
  77 static int check_descs(union descriptor *, int);
  78 int i386_extend_pcb(struct lwp *);
  79
  80 /*
  81  * sysarch_args(int op, char *params)
  82  */
  83
  84 int
  85 sys_sysarch(struct sysarch_args *uap)
  86 {
  87         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
  88         int error = 0;
  89
  90         switch(uap->op) {
  91         case I386_GET_LDT:
  92                 error = ki386_get_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  93                 break;
  94         case I386_SET_LDT:
  95                 error = ki386_set_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  96                 break;
  97         case I386_GET_IOPERM:
  98                 error = ki386_get_ioperm(lp, uap->parms);
  99                 break;
 100         case I386_SET_IOPERM:
 101                 error = ki386_set_ioperm(lp, uap->parms);
 102                 break;
 103         case I386_VM86:
 104                 error = vm86_sysarch(lp, uap->parms);
 105                 break;
 106         default:
 107                 error = EOPNOTSUPP;
 108                 break;
 109         }
 110         return (error);
 111 }
 112
 113 int
 114 i386_extend_pcb(struct lwp *lp)
 115 {
 116         int i, offset;
 117         u_long *addr;
 118         struct pcb_ext *ext;
 119         struct soft_segment_descriptor ssd = {
 120                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
 121                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
 122                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
 123                 0,                      /* priority level */
 124                 1,                      /* descriptor present */
 125                 0, 0,
 126                 0,                      /* default 32 size */
 127                 0                       /* granularity */
 128         };
 129
 130         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(&kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
 131         if (ext == NULL)
 132                 return (ENOMEM);
 133         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 134         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
 135         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 136         /*
 137          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 138          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 139          * address on a doubleword boundary.
 140          */
 141         offset = PAGE_SIZE - 16;
 142         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 143             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
 144         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 145         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 146
 147         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 148         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 149                 *addr++ = ~0;
 150
 151         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 152         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
 153         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 154
 155         /*
 156          * Put the new TSS where the switch code can find it.  Do
 157          * a forced switch to ourself to activate it.
 158          */
 159         crit_enter();
 160         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 161         lp->lwp_thread->td_switch(lp->lwp_thread);
 162         crit_exit();
 163
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 static int
 168 ki386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 169 {
 170         int i, error;
 171         struct i386_ioperm_args ua;
 172         char *iomap;
 173
 174         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 175                 return (error);
 176
 177         if ((error = priv_check_cred(lp->lwp_proc->p_ucred, PRIV_ROOT, 0)) != 0)
 178                 return (error);
 179         if (securelevel > 0)
 180                 return (EPERM);
 181         /*
 182          * XXX
 183          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 184          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 185          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 186          */
 187
 188         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 189                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
 190                         return (error);
 191         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 192
 193         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 194                 return (EINVAL);
 195
 196         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 197                 if (ua.enable)
 198                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 199                 else
 200                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 201         }
 202         return (error);
 203 }
 204
 205 static int
 206 ki386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 207 {
 208         int i, state, error;
 209         struct i386_ioperm_args ua;
 210         char *iomap;
 211
 212         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 213                 return (error);
 214         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 215                 return (EINVAL);
 216
 217         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 218                 ua.length = 0;
 219                 goto done;
 220         }
 221
 222         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 223
 224         i = ua.start;
 225         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 226         ua.enable = !state;
 227         ua.length = 1;
 228
 229         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 230                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 231                         break;
 232                 ua.length++;
 233         }
 234
 235 done:
 236         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 237         return (error);
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 242  *
 243  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 244  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 245  */
 246 void
 247 set_user_TLS(void)
 248 {
 249         struct thread *td = curthread;
 250         int i;
 251 #ifdef SMP
 252         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 253 #else
 254         const int off = GTLS_START;
 255 #endif
 256         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 257                 gdt[off + i].sd = td->td_tls.tls[i];
 258 }
 259
 260 #ifdef SMP
 261 static
 262 void
 263 set_user_ldt_cpusync(struct lwkt_cpusync *cmd)
 264 {
 265         set_user_ldt(cmd->cs_data);
 266 }
 267 #endif
 268
 269 /*
 270  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
 271  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
 272  *
 273  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 274  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 275  */
 276 void
 277 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
 278 {
 279         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
 280
 281         if (pcb != curthread->td_pcb)
 282                 return;
 283
 284         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 285 #ifdef SMP
 286         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 287 #else
 288         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 289 #endif
 290         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 291         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 292 }
 293
 294 struct pcb_ldt *
 295 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 296 {
 297         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 298
 299         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
 300                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
 301
 302         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 303         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(&kernel_map,
 304                                                 len * sizeof(union descriptor));
 305         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 306                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 307                 return NULL;
 308         }
 309         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 310         new_ldt->ldt_active = 0;
 311
 312         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 313         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 314         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 315
 316         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 317                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 318                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 319                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 320                         len * sizeof(union descriptor));
 321         } else {
 322                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 323         }
 324         return new_ldt;
 325 }
 326
 327 void
 328 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 329 {
 330         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 331
 332         if (pcb_ldt == NULL)
 333                 return;
 334
 335         crit_enter();
 336         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 337                 lldt(_default_ldt);
 338                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 339         }
 340         pcb->pcb_ldt = NULL;
 341         crit_exit();
 342
 343         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 344                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 345                           pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 346                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 347         }
 348 }
 349
 350 static int
 351 ki386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
 352 {
 353         int error = 0;
 354         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
 355         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 356         unsigned int nldt, num;
 357         union descriptor *lp;
 358         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 359
 360         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 361                 return(error);
 362
 363 #ifdef  DEBUG
 364         kprintf("ki386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 365             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 366 #endif
 367
 368         crit_enter();
 369
 370         if (pcb_ldt) {
 371                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 372                 num = min(uap->num, nldt);
 373                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 374         } else {
 375                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
 376                 num = min(uap->num, nldt);
 377                 lp = &ldt[uap->start];
 378         }
 379
 380         /*
 381          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 382          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 383          */
 384         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 385                 crit_exit();
 386                 return(EINVAL);
 387         }
 388
 389         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 390         if (!error)
 391                 *res = num;
 392         crit_exit();
 393         return(error);
 394 }
 395
 396 static int
 397 ki386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
 398 {
 399         int error = 0;
 400         int largest_ld;
 401         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 402         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 403         union descriptor *descs;
 404         int descs_size;
 405         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 406
 407         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 408                 return(error);
 409
 410 #ifdef  DEBUG
 411         kprintf("ki386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 412             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 413 #endif
 414
 415         /* verify range of descriptors to modify */
 416         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 417                 (uap->num > MAX_LD))
 418         {
 419                 return(EINVAL);
 420         }
 421         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 422         if (largest_ld >= MAX_LD)
 423                 return(EINVAL);
 424
 425         /* allocate user ldt */
 426         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 427                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 428                 if (new_ldt == NULL)
 429                         return ENOMEM;
 430                 if (pcb_ldt) {
 431                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 432                         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 433                                   pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 434                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 435                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 436                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 437                 } else {
 438                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 439                 }
 440                 /*
 441                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 442                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 443                  * using the shared ldt and only signal those.
 444                  */
 445 #ifdef SMP
 446                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
 447 #else
 448                 set_user_ldt(pcb);
 449 #endif
 450         }
 451
 452         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 453         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(&kernel_map, descs_size);
 454         if (descs == NULL)
 455                 return (ENOMEM);
 456         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 457         if (error) {
 458                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 459                 return (error);
 460         }
 461         /* Check descriptors for access violations */
 462         error = check_descs(descs, uap->num);
 463         if (error) {
 464                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 465                 return (error);
 466         }
 467
 468         /*
 469          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs or %gs might point to
 470          * one of these entries a critical section is required to prevent an
 471          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 472          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 473          */
 474         crit_enter();
 475         bcopy(descs,
 476                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 477                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 478         *res = uap->start;
 479
 480         crit_exit();
 481         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 482         return (0);
 483 }
 484
 485 static int
 486 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 487 {
 488         int i;
 489
 490         /* Check descriptors for access violations */
 491         for (i = 0; i < num; i++) {
 492                 union descriptor *dp;
 493                 dp = &descs[i];
 494
 495                 switch (dp->sd.sd_type) {
 496                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 497                         dp->sd.sd_p = 0;
 498                         break;
 499                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 500                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 501                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 502                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 503                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 504                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 505                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 506                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 507                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 508                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 509                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 510                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 511                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 512                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 513                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 514                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 515                          * to create a segment of these types.  They are
 516                          * for OS use only.
 517                          */
 518                         return EACCES;
 519
 520                 /* memory segment types */
 521                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 522                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 523                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 524                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 525                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 526                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 527                                 return (EACCES);
 528                         break;
 529                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 530                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 531                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 532                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 533                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 534                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 535                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 536                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 537                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 538                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 539                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 540                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 541                         break;
 542                 default:
 543                         return(EINVAL);
 544                         /*NOTREACHED*/
 545                 }
 546
 547                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 548                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 549                         return (EACCES);
 550         }
 551         return (0);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Called when /dev/io is opened
 556  */
 557 int
 558 cpu_set_iopl(void)
 559 {
 560         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
 561         return(0);
 562 }
 563
 564 /*
 565  * Called when /dev/io is closed
 566  */
 567 int
 568 cpu_clr_iopl(void)
 569 {
 570         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
 571         return(0);
 572 }
 573