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  *
  36  */
  37
  38 #include <sys/param.h>
  39 #include <sys/systm.h>
  40 #include <sys/sysproto.h>
  41 #include <sys/malloc.h>
  42 #include <sys/thread.h>
  43 #include <sys/proc.h>
  44 #include <sys/priv.h>
  45 #include <sys/memrange.h>
  46
  47 #include <vm/vm.h>
  48 #include <sys/lock.h>
  49 #include <vm/pmap.h>
  50 #include <vm/vm_map.h>
  51 #include <vm/vm_extern.h>
  52
  53 #include <sys/user.h>
  54
  55 #include <machine/cpu.h>
  56 #include <machine/pcb_ext.h>    /* pcb.h included by sys/user.h */
  57 #include <machine/sysarch.h>
  58 #include <machine/smp.h>
  59 #include <machine/globaldata.h> /* mdcpu */
  60
  61 #include <vm/vm_kern.h>         /* for kernel_map */
  62
  63 #include <sys/thread2.h>
  64 #include <sys/mplock2.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  * MPALMOSTSAFE
  84  */
  85 int
  86 sys_sysarch(struct sysarch_args *uap)
  87 {
  88         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
  89         int error = 0;
  90
  91         get_mplock();
  92
  93         switch(uap->op) {
  94         case I386_GET_LDT:
  95                 error = ki386_get_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  96                 break;
  97         case I386_SET_LDT:
  98                 error = ki386_set_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  99                 break;
 100         case I386_GET_IOPERM:
 101                 error = ki386_get_ioperm(lp, uap->parms);
 102                 break;
 103         case I386_SET_IOPERM:
 104                 error = ki386_set_ioperm(lp, uap->parms);
 105                 break;
 106         case I386_VM86:
 107                 error = vm86_sysarch(lp, uap->parms);
 108                 break;
 109         default:
 110                 error = EOPNOTSUPP;
 111                 break;
 112         }
 113         rel_mplock();
 114         return (error);
 115 }
 116
 117 int
 118 i386_extend_pcb(struct lwp *lp)
 119 {
 120         int i, offset;
 121         u_long *addr;
 122         struct pcb_ext *ext;
 123         struct soft_segment_descriptor ssd = {
 124                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
 125                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
 126                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
 127                 0,                      /* priority level */
 128                 1,                      /* descriptor present */
 129                 0, 0,
 130                 0,                      /* default 32 size */
 131                 0                       /* granularity */
 132         };
 133
 134         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(&kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
 135         if (ext == NULL)
 136                 return (ENOMEM);
 137         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 138         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
 139         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 140         /*
 141          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 142          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 143          * address on a doubleword boundary.
 144          */
 145         offset = PAGE_SIZE - 16;
 146         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 147             (offset - offsetof(struct pcb_ext, ext_tss)) << 16;
 148         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 149         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 150
 151         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 152         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 153                 *addr++ = ~0;
 154
 155         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 156         ssd.ssd_limit -= offsetof(struct pcb_ext, ext_tss);
 157         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 158
 159         /*
 160          * Put the new TSS where the switch code can find it.  Do
 161          * a forced switch to ourself to activate it.
 162          */
 163         crit_enter();
 164         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 165         lp->lwp_thread->td_switch(lp->lwp_thread);
 166         crit_exit();
 167
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 static int
 172 ki386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 173 {
 174         int i, error;
 175         struct i386_ioperm_args ua;
 176         char *iomap;
 177
 178         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 179                 return (error);
 180
 181         if ((error = priv_check_cred(lp->lwp_thread->td_ucred, PRIV_ROOT, 0)) != 0)
 182                 return (error);
 183         if (securelevel > 0)
 184                 return (EPERM);
 185         /*
 186          * XXX
 187          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 188          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 189          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 190          */
 191
 192         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 193                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
 194                         return (error);
 195         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 196
 197         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 198                 return (EINVAL);
 199
 200         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 201                 if (ua.enable)
 202                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 203                 else
 204                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 205         }
 206         return (error);
 207 }
 208
 209 static int
 210 ki386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 211 {
 212         int i, state, error;
 213         struct i386_ioperm_args ua;
 214         char *iomap;
 215
 216         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 217                 return (error);
 218         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 219                 return (EINVAL);
 220
 221         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 222                 ua.length = 0;
 223                 goto done;
 224         }
 225
 226         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 227
 228         i = ua.start;
 229         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 230         ua.enable = !state;
 231         ua.length = 1;
 232
 233         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 234                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 235                         break;
 236                 ua.length++;
 237         }
 238
 239 done:
 240         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 241         return (error);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 246  *
 247  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 248  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 249  *
 250  * MPSAFE
 251  */
 252 void
 253 set_user_TLS(void)
 254 {
 255         struct thread *td = curthread;
 256         int i;
 257         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 258         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 259                 gdt[off + i].sd = td->td_tls.tls[i];
 260 }
 261
 262 static
 263 void
 264 set_user_ldt_cpusync(void *arg)
 265 {
 266         set_user_ldt(arg);
 267 }
 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         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 286         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 287         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 288 }
 289
 290 struct pcb_ldt *
 291 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 292 {
 293         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 294
 295         new_ldt = kmalloc(sizeof(struct pcb_ldt), M_SUBPROC, M_WAITOK);
 296
 297         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 298         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(&kernel_map,
 299                                                 len * sizeof(union descriptor));
 300         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 301                 kfree(new_ldt, M_SUBPROC);
 302                 return NULL;
 303         }
 304         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 305         new_ldt->ldt_active = 0;
 306
 307         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 308         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 309         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 310
 311         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 312                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 313                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 314                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 315                         len * sizeof(union descriptor));
 316         } else {
 317                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 318         }
 319         return new_ldt;
 320 }
 321
 322 void
 323 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 324 {
 325         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 326
 327         if (pcb_ldt == NULL)
 328                 return;
 329
 330         crit_enter();
 331         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 332                 lldt(_default_ldt);
 333                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 334         }
 335         pcb->pcb_ldt = NULL;
 336         crit_exit();
 337
 338         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 339                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 340                           pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 341                 kfree(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 342         }
 343 }
 344
 345 static int
 346 ki386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
 347 {
 348         int error = 0;
 349         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
 350         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 351         unsigned int nldt, num;
 352         union descriptor *lp;
 353         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 354
 355         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 356                 return(error);
 357
 358 #ifdef  DEBUG
 359         kprintf("ki386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 360             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 361 #endif
 362
 363         crit_enter();
 364
 365         if (pcb_ldt) {
 366                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 367                 num = min(uap->num, nldt);
 368                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 369         } else {
 370                 nldt = (unsigned int)(NELEM(ldt));
 371                 num = min(uap->num, nldt);
 372                 lp = &ldt[uap->start];
 373         }
 374
 375         /*
 376          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 377          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 378          */
 379         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 380                 crit_exit();
 381                 return(EINVAL);
 382         }
 383
 384         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 385         if (!error)
 386                 *res = num;
 387         crit_exit();
 388         return(error);
 389 }
 390
 391 static int
 392 ki386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
 393 {
 394         int error = 0;
 395         int largest_ld;
 396         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 397         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 398         union descriptor *descs;
 399         int descs_size;
 400         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 401
 402         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 403                 return(error);
 404
 405 #ifdef  DEBUG
 406         kprintf("ki386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 407             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 408 #endif
 409
 410         /* verify range of descriptors to modify */
 411         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 412                 (uap->num > MAX_LD))
 413         {
 414                 return(EINVAL);
 415         }
 416         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 417         if (largest_ld >= MAX_LD)
 418                 return(EINVAL);
 419
 420         /* allocate user ldt */
 421         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 422                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 423                 if (new_ldt == NULL)
 424                         return ENOMEM;
 425                 if (pcb_ldt) {
 426                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 427                         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 428                                   pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 429                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 430                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 431                         kfree(new_ldt, M_SUBPROC);
 432                 } else {
 433                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 434                 }
 435                 /*
 436                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 437                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 438                  * using the shared ldt and only signal those.
 439                  */
 440                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
 441         }
 442
 443         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 444         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(&kernel_map, descs_size);
 445         if (descs == NULL)
 446                 return (ENOMEM);
 447         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 448         if (error) {
 449                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 450                 return (error);
 451         }
 452         /* Check descriptors for access violations */
 453         error = check_descs(descs, uap->num);
 454         if (error) {
 455                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 456                 return (error);
 457         }
 458
 459         /*
 460          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs or %gs might point to
 461          * one of these entries a critical section is required to prevent an
 462          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 463          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 464          */
 465         crit_enter();
 466         bcopy(descs,
 467                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 468                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 469         *res = uap->start;
 470
 471         crit_exit();
 472         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 473         return (0);
 474 }
 475
 476 static int
 477 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 478 {
 479         int i;
 480
 481         /* Check descriptors for access violations */
 482         for (i = 0; i < num; i++) {
 483                 union descriptor *dp;
 484                 dp = &descs[i];
 485
 486                 switch (dp->sd.sd_type) {
 487                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 488                         dp->sd.sd_p = 0;
 489                         break;
 490                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 491                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 492                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 493                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 494                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 495                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 496                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 497                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 498                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 499                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 500                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 501                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 502                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 503                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 504                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 505                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 506                          * to create a segment of these types.  They are
 507                          * for OS use only.
 508                          */
 509                         return EACCES;
 510
 511                 /* memory segment types */
 512                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 513                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 514                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 515                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 516                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 517                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 518                                 return (EACCES);
 519                         break;
 520                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 521                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 522                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 523                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 524                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 525                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 526                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 527                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 528                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 529                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 530                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 531                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 532                         break;
 533                 default:
 534                         return(EINVAL);
 535                         /*NOTREACHED*/
 536                 }
 537
 538                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 539                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 540                         return (EACCES);
 541         }
 542         return (0);
 543 }
 544
 545 /*
 546  * Called when /dev/io is opened
 547  */
 548 int
 549 cpu_set_iopl(void)
 550 {
 551         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
 552         return(0);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Called when /dev/io is closed
 557  */
 558 int
 559 cpu_clr_iopl(void)
 560 {
 561         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
 562         return(0);
 563 }
 564