Change the kernel dev_t, representing a pointer to a specinfo structure,
[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 1.20 2006/09/10 01:26:39 dillon 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        mmread;
78 static  d_write_t       mmwrite;
79 static  d_ioctl_t       mmioctl;
80 static  d_mmap_t        memmmap;
81 static  d_poll_t        mmpoll;
82
83 #define CDEV_MAJOR 2
84 static struct dev_ops mem_ops = {
85         { "mem", CDEV_MAJOR, D_MEM },
86         .d_open =       mmopen,
87         .d_close =      mmclose,
88         .d_read =       mmread,
89         .d_write =      mmwrite,
90         .d_ioctl =      mmioctl,
91         .d_poll =       mmpoll,
92         .d_mmap =       memmmap,
93 };
94
95 static int rand_bolt;
96 static caddr_t  zbuf;
97
98 MALLOC_DEFINE(M_MEMDESC, "memdesc", "memory range descriptors");
99 static int mem_ioctl (cdev_t, u_long, caddr_t, int, struct ucred *);
100 static int random_ioctl (cdev_t, u_long, caddr_t, int, struct ucred *);
101
102 struct mem_range_softc mem_range_softc;
103
104
105 static int
106 mmopen(struct dev_open_args *ap)
107 {
108         cdev_t dev = ap->a_head.a_dev;
109         int error;
110
111         switch (minor(dev)) {
112         case 0:
113         case 1:
114                 if ((ap->a_oflags & FWRITE) && securelevel > 0)
115                         return (EPERM);
116                 break;
117         case 14:
118                 error = suser_cred(ap->a_cred, 0);
119                 if (error != 0)
120                         return (error);
121                 if (securelevel > 0)
122                         return (EPERM);
123                 curproc->p_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
124                 break;
125         default:
126                 break;
127         }
128         return (0);
129 }
130
131 static int
132 mmclose(struct dev_close_args *ap)
133 {
134         cdev_t dev = ap->a_head.a_dev;
135
136         switch (minor(dev)) {
137         case 14:
138                 curproc->p_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
139                 break;
140         default:
141                 break;
142         }
143         return (0);
144 }
145
146
147 static int
148 mmrw(cdev_t dev, struct uio *uio, int flags)
149 {
150         int o;
151         u_int c, v;
152         u_int poolsize;
153         struct iovec *iov;
154         int error = 0;
155         caddr_t buf = NULL;
156
157         while (uio->uio_resid > 0 && error == 0) {
158                 iov = uio->uio_iov;
159                 if (iov->iov_len == 0) {
160                         uio->uio_iov++;
161                         uio->uio_iovcnt--;
162                         if (uio->uio_iovcnt < 0)
163                                 panic("mmrw");
164                         continue;
165                 }
166                 switch (minor(dev)) {
167                 case 0:
168                         /*
169                          * minor device 0 is physical memory, /dev/mem 
170                          */
171                         v = uio->uio_offset;
172                         v &= ~PAGE_MASK;
173                         pmap_kenter((vm_offset_t)ptvmmap, v);
174                         o = (int)uio->uio_offset & PAGE_MASK;
175                         c = (u_int)(PAGE_SIZE - ((int)iov->iov_base & PAGE_MASK));
176                         c = min(c, (u_int)(PAGE_SIZE - o));
177                         c = min(c, (u_int)iov->iov_len);
178                         error = uiomove((caddr_t)&ptvmmap[o], (int)c, uio);
179                         pmap_kremove((vm_offset_t)ptvmmap);
180                         continue;
181
182                 case 1: {
183                         /*
184                          * minor device 1 is kernel memory, /dev/kmem 
185                          */
186                         vm_offset_t addr, eaddr;
187                         c = iov->iov_len;
188
189                         /*
190                          * Make sure that all of the pages are currently 
191                          * resident so that we don't create any zero-fill
192                          * pages.
193                          */
194                         addr = trunc_page(uio->uio_offset);
195                         eaddr = round_page(uio->uio_offset + c);
196
197                         if (addr < (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0))
198                                 return EFAULT;
199                         if (eaddr >= (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0))
200                                 return EFAULT;
201                         for (; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE) 
202                                 if (pmap_extract(kernel_pmap, addr) == 0)
203                                         return EFAULT;
204                         
205                         if (!kernacc((caddr_t)(int)uio->uio_offset, c,
206                             uio->uio_rw == UIO_READ ? 
207                             VM_PROT_READ : VM_PROT_WRITE))
208                                 return (EFAULT);
209                         error = uiomove((caddr_t)(int)uio->uio_offset, (int)c, uio);
210                         continue;
211                 }
212                 case 2:
213                         /*
214                          * minor device 2 is EOF/RATHOLE 
215                          */
216                         if (uio->uio_rw == UIO_READ)
217                                 return (0);
218                         c = iov->iov_len;
219                         break;
220                 case 3:
221                         /*
222                          * minor device 3 (/dev/random) is source of filth
223                          * on read, seeder on write
224                          */
225                         if (buf == NULL)
226                                 buf = kmalloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
227                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
228                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
229                                 error = uiomove(buf, (int)c, uio);
230                                 if (error == 0)
231                                         error = add_buffer_randomness(buf, c);
232                         } else {
233                                 poolsize = read_random(buf, c);
234                                 if (poolsize == 0) {
235                                         if (buf)
236                                                 kfree(buf, M_TEMP);
237                                         if ((flags & IO_NDELAY) != 0)
238                                                 return (EWOULDBLOCK);
239                                         return (0);
240                                 }
241                                 c = min(c, poolsize);
242                                 error = uiomove(buf, (int)c, uio);
243                         }
244                         continue;
245                 case 4:
246                         /*
247                          * minor device 4 (/dev/urandom) is source of muck
248                          * on read, writes are disallowed.
249                          */
250                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
251                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
252                                 error = EPERM;
253                                 break;
254                         }
255                         if (CURSIG(curproc) != 0) {
256                                 /*
257                                  * Use tsleep() to get the error code right.
258                                  * It should return immediately.
259                                  */
260                                 error = tsleep(&rand_bolt, PCATCH, "urand", 1);
261                                 if (error != 0 && error != EWOULDBLOCK)
262                                         continue;
263                         }
264                         if (buf == NULL)
265                                 buf = kmalloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
266                         poolsize = read_random_unlimited(buf, c);
267                         c = min(c, poolsize);
268                         error = uiomove(buf, (int)c, uio);
269                         continue;
270                 case 12:
271                         /*
272                          * minor device 12 (/dev/zero) is source of nulls 
273                          * on read, write are disallowed.
274                          */
275                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
276                                 c = iov->iov_len;
277                                 break;
278                         }
279                         if (zbuf == NULL) {
280                                 zbuf = (caddr_t)
281                                     kmalloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
282                                 bzero(zbuf, PAGE_SIZE);
283                         }
284                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
285                         error = uiomove(zbuf, (int)c, uio);
286                         continue;
287                 default:
288                         return (ENODEV);
289                 }
290                 if (error)
291                         break;
292                 iov->iov_base += c;
293                 iov->iov_len -= c;
294                 uio->uio_offset += c;
295                 uio->uio_resid -= c;
296         }
297         if (buf)
298                 kfree(buf, M_TEMP);
299         return (error);
300 }
301
302 static int
303 mmread(struct dev_read_args *ap)
304 {
305         return(mmrw(ap->a_head.a_dev, ap->a_uio, ap->a_ioflag));
306 }
307
308 static int
309 mmwrite(struct dev_write_args *ap)
310 {
311         return(mmrw(ap->a_head.a_dev, ap->a_uio, ap->a_ioflag));
312 }
313
314
315
316
317
318 /*******************************************************\
319 * allow user processes to MMAP some memory sections     *
320 * instead of going through read/write                   *
321 \*******************************************************/
322
323 static int
324 memmmap(struct dev_mmap_args *ap)
325 {
326         cdev_t dev = ap->a_head.a_dev;
327
328         switch (minor(dev)) {
329         case 0:
330                 /* 
331                  * minor device 0 is physical memory 
332                  */
333                 ap->a_result = i386_btop(ap->a_offset);
334                 return 0;
335         case 1:
336                 /*
337                  * minor device 1 is kernel memory 
338                  */
339                 ap->a_result = i386_btop(vtophys(ap->a_offset));
340                 return 0;
341
342         default:
343                 return EINVAL;
344         }
345 }
346
347 static int
348 mmioctl(struct dev_ioctl_args *ap)
349 {
350         cdev_t dev = ap->a_head.a_dev;
351
352         switch (minor(dev)) {
353         case 0:
354                 return mem_ioctl(dev, ap->a_cmd, ap->a_data,
355                                  ap->a_fflag, ap->a_cred);
356         case 3:
357         case 4:
358                 return random_ioctl(dev, ap->a_cmd, ap->a_data,
359                                     ap->a_fflag, ap->a_cred);
360         }
361         return (ENODEV);
362 }
363
364 /*
365  * Operations for changing memory attributes.
366  *
367  * This is basically just an ioctl shim for mem_range_attr_get
368  * and mem_range_attr_set.
369  */
370 static int 
371 mem_ioctl(cdev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct ucred *cred)
372 {
373         int nd, error = 0;
374         struct mem_range_op *mo = (struct mem_range_op *)data;
375         struct mem_range_desc *md;
376         
377         /* is this for us? */
378         if ((cmd != MEMRANGE_GET) &&
379             (cmd != MEMRANGE_SET))
380                 return (ENOTTY);
381
382         /* any chance we can handle this? */
383         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
384                 return (EOPNOTSUPP);
385
386         /* do we have any descriptors? */
387         if (mem_range_softc.mr_ndesc == 0)
388                 return (ENXIO);
389
390         switch (cmd) {
391         case MEMRANGE_GET:
392                 nd = imin(mo->mo_arg[0], mem_range_softc.mr_ndesc);
393                 if (nd > 0) {
394                         md = (struct mem_range_desc *)
395                                 kmalloc(nd * sizeof(struct mem_range_desc),
396                                        M_MEMDESC, M_WAITOK);
397                         error = mem_range_attr_get(md, &nd);
398                         if (!error)
399                                 error = copyout(md, mo->mo_desc, 
400                                         nd * sizeof(struct mem_range_desc));
401                         kfree(md, M_MEMDESC);
402                 } else {
403                         nd = mem_range_softc.mr_ndesc;
404                 }
405                 mo->mo_arg[0] = nd;
406                 break;
407                 
408         case MEMRANGE_SET:
409                 md = (struct mem_range_desc *)kmalloc(sizeof(struct mem_range_desc),
410                                                     M_MEMDESC, M_WAITOK);
411                 error = copyin(mo->mo_desc, md, sizeof(struct mem_range_desc));
412                 /* clamp description string */
413                 md->mr_owner[sizeof(md->mr_owner) - 1] = 0;
414                 if (error == 0)
415                         error = mem_range_attr_set(md, &mo->mo_arg[0]);
416                 kfree(md, M_MEMDESC);
417                 break;
418         }
419         return (error);
420 }
421
422 /*
423  * Implementation-neutral, kernel-callable functions for manipulating
424  * memory range attributes.
425  */
426 int
427 mem_range_attr_get(mrd, arg)
428         struct mem_range_desc *mrd;
429         int *arg;
430 {
431         /* can we handle this? */
432         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
433                 return (EOPNOTSUPP);
434
435         if (*arg == 0) {
436                 *arg = mem_range_softc.mr_ndesc;
437         } else {
438                 bcopy(mem_range_softc.mr_desc, mrd, (*arg) * sizeof(struct mem_range_desc));
439         }
440         return (0);
441 }
442
443 int
444 mem_range_attr_set(mrd, arg)
445         struct mem_range_desc *mrd;
446         int *arg;
447 {
448         /* can we handle this? */
449         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
450                 return (EOPNOTSUPP);
451
452         return (mem_range_softc.mr_op->set(&mem_range_softc, mrd, arg));
453 }
454
455 #ifdef SMP
456 void
457 mem_range_AP_init(void)
458 {
459         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
460                 return (mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc));
461 }
462 #endif
463
464 static int 
465 random_ioctl(cdev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct ucred *cred)
466 {
467         int error;
468         int intr;
469         
470         /*
471          * Even inspecting the state is privileged, since it gives a hint
472          * about how easily the randomness might be guessed.
473          */
474         error = 0;
475
476         switch (cmd) {
477         /* Really handled in upper layer */
478         case FIOASYNC:
479                 break;
480         case MEM_SETIRQ:
481                 intr = *(int16_t *)data;
482                 if ((error = suser_cred(cred, 0)) != 0)
483                         break;
484                 if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
485                         return (EINVAL);
486                 register_randintr(intr);
487                 break;
488         case MEM_CLEARIRQ:
489                 intr = *(int16_t *)data;
490                 if ((error = suser_cred(cred, 0)) != 0)
491                         break;
492                 if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
493                         return (EINVAL);
494                 unregister_randintr(intr);
495                 break;
496         case MEM_RETURNIRQ:
497                 error = ENOTSUP;
498                 break;
499         case MEM_FINDIRQ:
500                 intr = *(int16_t *)data;
501                 if ((error = suser_cred(cred, 0)) != 0)
502                         break;
503                 if (intr < 0 || intr >= MAX_INTS)
504                         return (EINVAL);
505                 intr = next_registered_randintr(intr);
506                 if (intr == MAX_INTS)
507                         return (ENOENT);
508                 *(u_int16_t *)data = intr;
509                 break;
510         default:
511                 error = ENOTSUP;
512                 break;
513         }
514         return (error);
515 }
516
517 int
518 mmpoll(struct dev_poll_args *ap)
519 {
520         cdev_t dev = ap->a_head.a_dev;
521         int revents;
522
523         switch (minor(dev)) {
524         case 3:         /* /dev/random */
525                 revents = random_poll(dev, ap->a_events);
526                 break;
527         case 4:         /* /dev/urandom */
528         default:
529                 revents = seltrue(dev, ap->a_events);
530                 break;
531         }
532         ap->a_events = revents;
533         return (0);
534 }
535
536 int
537 iszerodev(dev)
538         cdev_t dev;
539 {
540         return ((major(dev) == mem_ops.head.maj)
541           && minor(dev) == 12);
542 }
543
544 static void
545 mem_drvinit(void *unused)
546 {
547
548         /* Initialise memory range handling */
549         if (mem_range_softc.mr_op != NULL)
550                 mem_range_softc.mr_op->init(&mem_range_softc);
551
552         dev_ops_add(&mem_ops, 0xf0, 0);
553         make_dev(&mem_ops, 0, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "mem");
554         make_dev(&mem_ops, 1, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "kmem");
555         make_dev(&mem_ops, 2, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "null");
556         make_dev(&mem_ops, 3, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "random");
557         make_dev(&mem_ops, 4, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "urandom");
558         make_dev(&mem_ops, 12, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "zero");
559         make_dev(&mem_ops, 14, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0600, "io");
560 }
561
562 SYSINIT(memdev,SI_SUB_DRIVERS,SI_ORDER_MIDDLE+CDEV_MAJOR,mem_drvinit,NULL)
563