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 1.31 2007/02/03 17:05:58 corecode 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/thread.h>
  46 #include <sys/memrange.h>
  47
  48 #include <vm/vm.h>
  49 #include <sys/lock.h>
  50 #include <vm/pmap.h>
  51 #include <vm/vm_map.h>
  52 #include <vm/vm_extern.h>
  53
  54 #include <sys/user.h>
  55
  56 #include <machine/cpu.h>
  57 #include <machine/pcb_ext.h>    /* pcb.h included by sys/user.h */
  58 #include <machine/sysarch.h>
  59 #include <machine/smp.h>
  60 #include <machine/globaldata.h> /* mdcpu */
  61
  62 #include <vm/vm_kern.h>         /* for kernel_map */
  63 #include <sys/thread2.h>
  64
  65 #define MAX_LD 8192
  66 #define LD_PER_PAGE 512
  67 #define NEW_MAX_LD(num)  ((num + LD_PER_PAGE) & ~(LD_PER_PAGE-1))
  68 #define SIZE_FROM_LARGEST_LD(num) (NEW_MAX_LD(num) << 3)
  69
  70
  71
  72 static int ki386_get_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  73 static int ki386_set_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  74 static int ki386_get_ioperm(struct lwp *, char *);
  75 static int ki386_set_ioperm(struct lwp *, char *);
  76 static int check_descs(union descriptor *, int);
  77 int i386_extend_pcb(struct lwp *);
  78
  79 /*
  80  * sysarch_args(int op, char *params)
  81  */
  82
  83 int
  84 sys_sysarch(struct sysarch_args *uap)
  85 {
  86         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
  87         int error = 0;
  88
  89         switch(uap->op) {
  90         case I386_GET_LDT:
  91                 error = ki386_get_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  92                 break;
  93         case I386_SET_LDT:
  94                 error = ki386_set_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  95                 break;
  96         case I386_GET_IOPERM:
  97                 error = ki386_get_ioperm(lp, uap->parms);
  98                 break;
  99         case I386_SET_IOPERM:
 100                 error = ki386_set_ioperm(lp, uap->parms);
 101                 break;
 102         case I386_VM86:
 103                 error = vm86_sysarch(lp, uap->parms);
 104                 break;
 105         default:
 106                 error = EOPNOTSUPP;
 107                 break;
 108         }
 109         return (error);
 110 }
 111
 112 int
 113 i386_extend_pcb(struct lwp *lp)
 114 {
 115         int i, offset;
 116         u_long *addr;
 117         struct pcb_ext *ext;
 118         struct soft_segment_descriptor ssd = {
 119                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
 120                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
 121                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
 122                 0,                      /* priority level */
 123                 1,                      /* descriptor present */
 124                 0, 0,
 125                 0,                      /* default 32 size */
 126                 0                       /* granularity */
 127         };
 128
 129         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(&kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
 130         if (ext == NULL)
 131                 return (ENOMEM);
 132         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 133         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
 134         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 135         /*
 136          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 137          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 138          * address on a doubleword boundary.
 139          */
 140         offset = PAGE_SIZE - 16;
 141         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 142             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
 143         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 144         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 145
 146         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 147         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 148                 *addr++ = ~0;
 149
 150         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 151         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
 152         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 153
 154         /*
 155          * Put the new TSS where the switch code can find it.  Do
 156          * a forced switch to ourself to activate it.
 157          */
 158         crit_enter();
 159         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 160         lp->lwp_thread->td_switch(lp->lwp_thread);
 161         crit_exit();
 162
 163         return 0;
 164 }
 165
 166 static int
 167 ki386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 168 {
 169         int i, error;
 170         struct i386_ioperm_args ua;
 171         char *iomap;
 172
 173         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 174                 return (error);
 175
 176         if ((error = suser_cred(lp->lwp_proc->p_ucred, 0)) != 0)
 177                 return (error);
 178         if (securelevel > 0)
 179                 return (EPERM);
 180         /*
 181          * XXX
 182          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 183          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 184          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 185          */
 186
 187         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 188                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
 189                         return (error);
 190         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 191
 192         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 193                 return (EINVAL);
 194
 195         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 196                 if (ua.enable)
 197                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 198                 else
 199                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 200         }
 201         return (error);
 202 }
 203
 204 static int
 205 ki386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 206 {
 207         int i, state, error;
 208         struct i386_ioperm_args ua;
 209         char *iomap;
 210
 211         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 212                 return (error);
 213         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 214                 return (EINVAL);
 215
 216         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 217                 ua.length = 0;
 218                 goto done;
 219         }
 220
 221         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 222
 223         i = ua.start;
 224         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 225         ua.enable = !state;
 226         ua.length = 1;
 227
 228         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 229                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 230                         break;
 231                 ua.length++;
 232         }
 233
 234 done:
 235         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 236         return (error);
 237 }
 238
 239 /*
 240  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 241  *
 242  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 243  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 244  */
 245 void
 246 set_user_TLS(void)
 247 {
 248         struct thread *td = curthread;
 249         int i;
 250 #ifdef SMP
 251         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 252 #else
 253         const int off = GTLS_START;
 254 #endif
 255         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 256                 gdt[off + i].sd = td->td_tls.tls[i];
 257 }
 258
 259 #ifdef SMP
 260 static
 261 void
 262 set_user_ldt_cpusync(struct lwkt_cpusync *cmd)
 263 {
 264         set_user_ldt(cmd->cs_data);
 265 }
 266 #endif
 267
 268 /*
 269  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
 270  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
 271  *
 272  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 273  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 274  */
 275 void
 276 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
 277 {
 278         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
 279
 280         if (pcb != curthread->td_pcb)
 281                 return;
 282
 283         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 284 #ifdef SMP
 285         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 286 #else
 287         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 288 #endif
 289         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 290         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 291 }
 292
 293 struct pcb_ldt *
 294 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 295 {
 296         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 297
 298         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
 299                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
 300         if (new_ldt == NULL)
 301                 return NULL;
 302
 303         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 304         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(&kernel_map,
 305                                                 len * sizeof(union descriptor));
 306         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 307                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 308                 return NULL;
 309         }
 310         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 311         new_ldt->ldt_active = 0;
 312
 313         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 314         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 315         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 316
 317         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 318                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 319                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 320                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 321                         len * sizeof(union descriptor));
 322         } else {
 323                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 324         }
 325         return new_ldt;
 326 }
 327
 328 void
 329 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 330 {
 331         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 332
 333         if (pcb_ldt == NULL)
 334                 return;
 335
 336         crit_enter();
 337         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 338                 lldt(_default_ldt);
 339                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 340         }
 341         pcb->pcb_ldt = NULL;
 342         crit_exit();
 343
 344         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 345                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 346                           pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 347                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 348         }
 349 }
 350
 351 static int
 352 ki386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
 353 {
 354         int error = 0;
 355         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
 356         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 357         unsigned int nldt, num;
 358         union descriptor *lp;
 359         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 360
 361         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 362                 return(error);
 363
 364 #ifdef  DEBUG
 365         kprintf("ki386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 366             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 367 #endif
 368
 369         crit_enter();
 370
 371         if (pcb_ldt) {
 372                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 373                 num = min(uap->num, nldt);
 374                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 375         } else {
 376                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
 377                 num = min(uap->num, nldt);
 378                 lp = &ldt[uap->start];
 379         }
 380
 381         /*
 382          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 383          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 384          */
 385         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 386                 crit_exit();
 387                 return(EINVAL);
 388         }
 389
 390         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 391         if (!error)
 392                 *res = num;
 393         crit_exit();
 394         return(error);
 395 }
 396
 397 static int
 398 ki386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
 399 {
 400         int error = 0;
 401         int largest_ld;
 402         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 403         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 404         union descriptor *descs;
 405         int descs_size;
 406         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 407
 408         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 409                 return(error);
 410
 411 #ifdef  DEBUG
 412         kprintf("ki386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 413             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 414 #endif
 415
 416         /* verify range of descriptors to modify */
 417         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 418                 (uap->num > MAX_LD))
 419         {
 420                 return(EINVAL);
 421         }
 422         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 423         if (largest_ld >= MAX_LD)
 424                 return(EINVAL);
 425
 426         /* allocate user ldt */
 427         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 428                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 429                 if (new_ldt == NULL)
 430                         return ENOMEM;
 431                 if (pcb_ldt) {
 432                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 433                         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 434                                   pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 435                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 436                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 437                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 438                 } else {
 439                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 440                 }
 441                 /*
 442                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 443                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 444                  * using the shared ldt and only signal those.
 445                  */
 446 #ifdef SMP
 447                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
 448 #else
 449                 set_user_ldt(pcb);
 450 #endif
 451         }
 452
 453         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 454         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(&kernel_map, descs_size);
 455         if (descs == NULL)
 456                 return (ENOMEM);
 457         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 458         if (error) {
 459                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 460                 return (error);
 461         }
 462         /* Check descriptors for access violations */
 463         error = check_descs(descs, uap->num);
 464         if (error) {
 465                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 466                 return (error);
 467         }
 468
 469         /*
 470          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs or %gs might point to
 471          * one of these entries a critical section is required to prevent an
 472          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 473          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 474          */
 475         crit_enter();
 476         bcopy(descs,
 477                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 478                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 479         *res = uap->start;
 480
 481         crit_exit();
 482         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 483         return (0);
 484 }
 485
 486 static int
 487 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 488 {
 489         int i;
 490
 491         /* Check descriptors for access violations */
 492         for (i = 0; i < num; i++) {
 493                 union descriptor *dp;
 494                 dp = &descs[i];
 495
 496                 switch (dp->sd.sd_type) {
 497                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 498                         dp->sd.sd_p = 0;
 499                         break;
 500                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 501                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 502                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 503                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 504                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 505                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 506                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 507                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 508                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 509                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 510                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 511                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 512                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 513                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 514                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 515                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 516                          * to create a segment of these types.  They are
 517                          * for OS use only.
 518                          */
 519                         return EACCES;
 520
 521                 /* memory segment types */
 522                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 523                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 524                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 525                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 526                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 527                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 528                                 return (EACCES);
 529                         break;
 530                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 531                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 532                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 533                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 534                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 535                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 536                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 537                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 538                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 539                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 540                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 541                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 542                         break;
 543                 default:
 544                         return(EINVAL);
 545                         /*NOTREACHED*/
 546                 }
 547
 548                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 549                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 550                         return (EACCES);
 551         }
 552         return (0);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Called when /dev/io is opened
 557  */
 558 int
 559 cpu_set_iopl(void)
 560 {
 561         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
 562         return(0);
 563 }
 564
 565 /*
 566  * Called when /dev/io is closed
 567  */
 568 int
 569 cpu_clr_iopl(void)
 570 {
 571         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
 572         return(0);
 573 }
 574