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/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
  64 #include <sys/thread2.h>
  65 #include <sys/mplock2.h>
  66
  67 #define MAX_LD 8192
  68 #define LD_PER_PAGE 512
  69 #define NEW_MAX_LD(num)  ((num + LD_PER_PAGE) & ~(LD_PER_PAGE-1))
  70 #define SIZE_FROM_LARGEST_LD(num) (NEW_MAX_LD(num) << 3)
  71
  72
  73
  74 static int ki386_get_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  75 static int ki386_set_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  76 static int ki386_get_ioperm(struct lwp *, char *);
  77 static int ki386_set_ioperm(struct lwp *, char *);
  78 static int check_descs(union descriptor *, int);
  79 int i386_extend_pcb(struct lwp *);
  80
  81 /*
  82  * sysarch_args(int op, char *params)
  83  *
  84  * MPALMOSTSAFE
  85  */
  86 int
  87 sys_sysarch(struct sysarch_args *uap)
  88 {
  89         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
  90         int error = 0;
  91
  92         get_mplock();
  93
  94         switch(uap->op) {
  95         case I386_GET_LDT:
  96                 error = ki386_get_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  97                 break;
  98         case I386_SET_LDT:
  99                 error = ki386_set_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
 100                 break;
 101         case I386_GET_IOPERM:
 102                 error = ki386_get_ioperm(lp, uap->parms);
 103                 break;
 104         case I386_SET_IOPERM:
 105                 error = ki386_set_ioperm(lp, uap->parms);
 106                 break;
 107         case I386_VM86:
 108                 error = vm86_sysarch(lp, uap->parms);
 109                 break;
 110         default:
 111                 error = EOPNOTSUPP;
 112                 break;
 113         }
 114         rel_mplock();
 115         return (error);
 116 }
 117
 118 int
 119 i386_extend_pcb(struct lwp *lp)
 120 {
 121         int i, offset;
 122         u_long *addr;
 123         struct pcb_ext *ext;
 124         struct soft_segment_descriptor ssd = {
 125                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
 126                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
 127                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
 128                 0,                      /* priority level */
 129                 1,                      /* descriptor present */
 130                 0, 0,
 131                 0,                      /* default 32 size */
 132                 0                       /* granularity */
 133         };
 134
 135         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(&kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
 136         if (ext == NULL)
 137                 return (ENOMEM);
 138         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 139         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
 140         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 141         /*
 142          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 143          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 144          * address on a doubleword boundary.
 145          */
 146         offset = PAGE_SIZE - 16;
 147         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 148             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
 149         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 150         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 151
 152         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 153         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 154                 *addr++ = ~0;
 155
 156         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 157         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
 158         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 159
 160         /*
 161          * Put the new TSS where the switch code can find it.  Do
 162          * a forced switch to ourself to activate it.
 163          */
 164         crit_enter();
 165         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 166         lp->lwp_thread->td_switch(lp->lwp_thread);
 167         crit_exit();
 168
 169         return 0;
 170 }
 171
 172 static int
 173 ki386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 174 {
 175         int i, error;
 176         struct i386_ioperm_args ua;
 177         char *iomap;
 178
 179         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 180                 return (error);
 181
 182         if ((error = priv_check_cred(lp->lwp_thread->td_ucred, PRIV_ROOT, 0)) != 0)
 183                 return (error);
 184         if (securelevel > 0)
 185                 return (EPERM);
 186         /*
 187          * XXX
 188          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 189          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 190          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 191          */
 192
 193         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 194                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
 195                         return (error);
 196         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 197
 198         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 199                 return (EINVAL);
 200
 201         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 202                 if (ua.enable)
 203                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 204                 else
 205                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 206         }
 207         return (error);
 208 }
 209
 210 static int
 211 ki386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 212 {
 213         int i, state, error;
 214         struct i386_ioperm_args ua;
 215         char *iomap;
 216
 217         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 218                 return (error);
 219         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 220                 return (EINVAL);
 221
 222         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 223                 ua.length = 0;
 224                 goto done;
 225         }
 226
 227         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 228
 229         i = ua.start;
 230         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 231         ua.enable = !state;
 232         ua.length = 1;
 233
 234         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 235                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 236                         break;
 237                 ua.length++;
 238         }
 239
 240 done:
 241         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 242         return (error);
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 247  *
 248  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 249  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 250  *
 251  * MPSAFE
 252  */
 253 void
 254 set_user_TLS(void)
 255 {
 256         struct thread *td = curthread;
 257         int i;
 258 #ifdef SMP
 259         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 260 #else
 261         const int off = GTLS_START;
 262 #endif
 263         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 264                 gdt[off + i].sd = td->td_tls.tls[i];
 265 }
 266
 267 #ifdef SMP
 268 static
 269 void
 270 set_user_ldt_cpusync(void *arg)
 271 {
 272         set_user_ldt(arg);
 273 }
 274 #endif
 275
 276 /*
 277  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
 278  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
 279  *
 280  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 281  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 282  */
 283 void
 284 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
 285 {
 286         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
 287
 288         if (pcb != curthread->td_pcb)
 289                 return;
 290
 291         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 292 #ifdef SMP
 293         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 294 #else
 295         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 296 #endif
 297         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 298         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 299 }
 300
 301 struct pcb_ldt *
 302 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 303 {
 304         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 305
 306         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
 307                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
 308
 309         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 310         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(&kernel_map,
 311                                                 len * sizeof(union descriptor));
 312         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 313                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 314                 return NULL;
 315         }
 316         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 317         new_ldt->ldt_active = 0;
 318
 319         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 320         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 321         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 322
 323         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 324                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 325                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 326                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 327                         len * sizeof(union descriptor));
 328         } else {
 329                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 330         }
 331         return new_ldt;
 332 }
 333
 334 void
 335 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 336 {
 337         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 338
 339         if (pcb_ldt == NULL)
 340                 return;
 341
 342         crit_enter();
 343         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 344                 lldt(_default_ldt);
 345                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 346         }
 347         pcb->pcb_ldt = NULL;
 348         crit_exit();
 349
 350         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 351                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 352                           pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 353                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 354         }
 355 }
 356
 357 static int
 358 ki386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
 359 {
 360         int error = 0;
 361         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
 362         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 363         unsigned int nldt, num;
 364         union descriptor *lp;
 365         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 366
 367         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 368                 return(error);
 369
 370 #ifdef  DEBUG
 371         kprintf("ki386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 372             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 373 #endif
 374
 375         crit_enter();
 376
 377         if (pcb_ldt) {
 378                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 379                 num = min(uap->num, nldt);
 380                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 381         } else {
 382                 nldt = (unsigned int)(NELEM(ldt));
 383                 num = min(uap->num, nldt);
 384                 lp = &ldt[uap->start];
 385         }
 386
 387         /*
 388          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 389          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 390          */
 391         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 392                 crit_exit();
 393                 return(EINVAL);
 394         }
 395
 396         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 397         if (!error)
 398                 *res = num;
 399         crit_exit();
 400         return(error);
 401 }
 402
 403 static int
 404 ki386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
 405 {
 406         int error = 0;
 407         int largest_ld;
 408         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 409         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 410         union descriptor *descs;
 411         int descs_size;
 412         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 413
 414         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 415                 return(error);
 416
 417 #ifdef  DEBUG
 418         kprintf("ki386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 419             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 420 #endif
 421
 422         /* verify range of descriptors to modify */
 423         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 424                 (uap->num > MAX_LD))
 425         {
 426                 return(EINVAL);
 427         }
 428         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 429         if (largest_ld >= MAX_LD)
 430                 return(EINVAL);
 431
 432         /* allocate user ldt */
 433         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 434                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 435                 if (new_ldt == NULL)
 436                         return ENOMEM;
 437                 if (pcb_ldt) {
 438                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 439                         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 440                                   pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 441                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 442                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 443                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 444                 } else {
 445                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 446                 }
 447                 /*
 448                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 449                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 450                  * using the shared ldt and only signal those.
 451                  */
 452 #ifdef SMP
 453                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
 454 #else
 455                 set_user_ldt(pcb);
 456 #endif
 457         }
 458
 459         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 460         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(&kernel_map, descs_size);
 461         if (descs == NULL)
 462                 return (ENOMEM);
 463         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 464         if (error) {
 465                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 466                 return (error);
 467         }
 468         /* Check descriptors for access violations */
 469         error = check_descs(descs, uap->num);
 470         if (error) {
 471                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 472                 return (error);
 473         }
 474
 475         /*
 476          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs or %gs might point to
 477          * one of these entries a critical section is required to prevent an
 478          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 479          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 480          */
 481         crit_enter();
 482         bcopy(descs,
 483                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 484                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 485         *res = uap->start;
 486
 487         crit_exit();
 488         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 489         return (0);
 490 }
 491
 492 static int
 493 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 494 {
 495         int i;
 496
 497         /* Check descriptors for access violations */
 498         for (i = 0; i < num; i++) {
 499                 union descriptor *dp;
 500                 dp = &descs[i];
 501
 502                 switch (dp->sd.sd_type) {
 503                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 504                         dp->sd.sd_p = 0;
 505                         break;
 506                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 507                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 508                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 509                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 510                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 511                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 512                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 513                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 514                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 515                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 516                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 517                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 518                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 519                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 520                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 521                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 522                          * to create a segment of these types.  They are
 523                          * for OS use only.
 524                          */
 525                         return EACCES;
 526
 527                 /* memory segment types */
 528                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 529                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 530                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 531                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 532                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 533                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 534                                 return (EACCES);
 535                         break;
 536                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 537                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 538                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 539                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 540                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 541                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 542                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 543                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 544                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 545                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 546                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 547                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 548                         break;
 549                 default:
 550                         return(EINVAL);
 551                         /*NOTREACHED*/
 552                 }
 553
 554                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 555                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 556                         return (EACCES);
 557         }
 558         return (0);
 559 }
 560
 561 /*
 562  * Called when /dev/io is opened
 563  */
 564 int
 565 cpu_set_iopl(void)
 566 {
 567         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
 568         return(0);
 569 }
 570
 571 /*
 572  * Called when /dev/io is closed
 573  */
 574 int
 575 cpu_clr_iopl(void)
 576 {
 577         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
 578         return(0);
 579 }
 580