proc->thread stage 4: rework the VFS and DEVICE subsystems to take thread
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / 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/platform/pc32/i386/Attic/mem.c,v 1.4 2003/06/25 03:55:53 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        mmrw;
78 static  d_ioctl_t       mmioctl;
79 static  d_mmap_t        memmmap;
80 static  d_poll_t        mmpoll;
81
82 #define CDEV_MAJOR 2
83 static struct cdevsw mem_cdevsw = {
84         /* open */      mmopen,
85         /* close */     mmclose,
86         /* read */      mmrw,
87         /* write */     mmrw,
88         /* ioctl */     mmioctl,
89         /* poll */      mmpoll,
90         /* mmap */      memmmap,
91         /* strategy */  nostrategy,
92         /* name */      "mem",
93         /* maj */       CDEV_MAJOR,
94         /* dump */      nodump,
95         /* psize */     nopsize,
96         /* flags */     D_MEM,
97         /* bmaj */      -1
98 };
99
100 static struct random_softc random_softc[16];
101 static caddr_t  zbuf;
102
103 MALLOC_DEFINE(M_MEMDESC, "memdesc", "memory range descriptors");
104 static int mem_ioctl __P((dev_t, u_long, caddr_t, int, struct thread *));
105 static int random_ioctl __P((dev_t, u_long, caddr_t, int, struct thread *));
106
107 struct mem_range_softc mem_range_softc;
108
109
110 static int
111 mmclose(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
112 {
113         struct proc *p = td->td_proc;
114
115         switch (minor(dev)) {
116         case 14:
117                 p->p_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
118                 break;
119         default:
120                 break;
121         }
122         return (0);
123 }
124
125 static int
126 mmopen(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
127 {
128         int error;
129         struct proc *p = td->td_proc;
130
131         switch (minor(dev)) {
132         case 0:
133         case 1:
134                 if ((flags & FWRITE) && securelevel > 0)
135                         return (EPERM);
136                 break;
137         case 14:
138                 error = suser(td);
139                 if (error != 0)
140                         return (error);
141                 if (securelevel > 0)
142                         return (EPERM);
143                 p->p_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
144                 break;
145         default:
146                 break;
147         }
148         return (0);
149 }
150
151 static int
152 mmrw(dev, uio, flags)
153         dev_t dev;
154         struct uio *uio;
155         int flags;
156 {
157         register int o;
158         register u_int c, v;
159         u_int poolsize;
160         register struct iovec *iov;
161         int error = 0;
162         caddr_t buf = NULL;
163
164         while (uio->uio_resid > 0 && error == 0) {
165                 iov = uio->uio_iov;
166                 if (iov->iov_len == 0) {
167                         uio->uio_iov++;
168                         uio->uio_iovcnt--;
169                         if (uio->uio_iovcnt < 0)
170                                 panic("mmrw");
171                         continue;
172                 }
173                 switch (minor(dev)) {
174
175 /* minor device 0 is physical memory */
176                 case 0:
177                         v = uio->uio_offset;
178                         v &= ~PAGE_MASK;
179                         pmap_kenter((vm_offset_t)ptvmmap, v);
180                         o = (int)uio->uio_offset & PAGE_MASK;
181                         c = (u_int)(PAGE_SIZE - ((int)iov->iov_base & PAGE_MASK));
182                         c = min(c, (u_int)(PAGE_SIZE - o));
183                         c = min(c, (u_int)iov->iov_len);
184                         error = uiomove((caddr_t)&ptvmmap[o], (int)c, uio);
185                         pmap_kremove((vm_offset_t)ptvmmap);
186                         continue;
187
188 /* minor device 1 is kernel memory */
189                 case 1: {
190                         vm_offset_t addr, eaddr;
191                         c = iov->iov_len;
192
193                         /*
194                          * Make sure that all of the pages are currently resident so
195                          * that we don't create any zero-fill pages.
196                          */
197                         addr = trunc_page(uio->uio_offset);
198                         eaddr = round_page(uio->uio_offset + c);
199
200                         if (addr < (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0))
201                                 return EFAULT;
202                         if (eaddr >= (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0))
203                                 return EFAULT;
204                         for (; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE) 
205                                 if (pmap_extract(kernel_pmap, addr) == 0)
206                                         return EFAULT;
207                         
208                         if (!kernacc((caddr_t)(int)uio->uio_offset, c,
209                             uio->uio_rw == UIO_READ ? 
210                             VM_PROT_READ : VM_PROT_WRITE))
211                                 return (EFAULT);
212                         error = uiomove((caddr_t)(int)uio->uio_offset, (int)c, uio);
213                         continue;
214                 }
215
216 /* minor device 2 is EOF/RATHOLE */
217                 case 2:
218                         if (uio->uio_rw == UIO_READ)
219                                 return (0);
220                         c = iov->iov_len;
221                         break;
222
223 /* minor device 3 (/dev/random) is source of filth on read, rathole on write */
224                 case 3:
225                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
226                                 c = iov->iov_len;
227                                 break;
228                         }
229                         if (buf == NULL)
230                                 buf = (caddr_t)
231                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
232                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
233                         poolsize = read_random(buf, c);
234                         if (poolsize == 0) {
235                                 if (buf)
236                                         free(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                         continue;
244
245 /* minor device 4 (/dev/urandom) is source of muck on read, rathole on write */
246                 case 4:
247                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
248                                 c = iov->iov_len;
249                                 break;
250                         }
251                         if (CURSIG(curproc) != 0) {
252                                 /*
253                                  * Use tsleep() to get the error code right.
254                                  * It should return immediately.
255                                  */
256                                 error = tsleep(&random_softc[0],
257                                     PZERO | PCATCH, "urand", 1);
258                                 if (error != 0 && error != EWOULDBLOCK)
259                                         continue;
260                         }
261                         if (buf == NULL)
262                                 buf = (caddr_t)
263                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
264                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
265                         poolsize = read_random_unlimited(buf, c);
266                         c = min(c, poolsize);
267                         error = uiomove(buf, (int)c, uio);
268                         continue;
269
270 /* minor device 12 (/dev/zero) is source of nulls on read, rathole on write */
271                 case 12:
272                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
273                                 c = iov->iov_len;
274                                 break;
275                         }
276                         if (zbuf == NULL) {
277                                 zbuf = (caddr_t)
278                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
279                                 bzero(zbuf, PAGE_SIZE);
280                         }
281                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
282                         error = uiomove(zbuf, (int)c, uio);
283                         continue;
284
285                 default:
286                         return (ENODEV);
287                 }
288                 if (error)
289                         break;
290                 iov->iov_base += c;
291                 iov->iov_len -= c;
292                 uio->uio_offset += c;
293                 uio->uio_resid -= c;
294         }
295         if (buf)
296                 free(buf, M_TEMP);
297         return (error);
298 }
299
300
301
302
303 /*******************************************************\
304 * allow user processes to MMAP some memory sections     *
305 * instead of going through read/write                   *
306 \*******************************************************/
307 static int
308 memmmap(dev_t dev, vm_offset_t offset, int nprot)
309 {
310         switch (minor(dev))
311         {
312
313 /* minor device 0 is physical memory */
314         case 0:
315                 return i386_btop(offset);
316
317 /* minor device 1 is kernel memory */
318         case 1:
319                 return i386_btop(vtophys(offset));
320
321         default:
322                 return -1;
323         }
324 }
325
326 static int
327 mmioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
328 {
329
330         switch (minor(dev)) {
331         case 0:
332                 return mem_ioctl(dev, cmd, data, flags, td);
333         case 3:
334         case 4:
335                 return random_ioctl(dev, cmd, data, flags, td);
336         }
337         return (ENODEV);
338 }
339
340 /*
341  * Operations for changing memory attributes.
342  *
343  * This is basically just an ioctl shim for mem_range_attr_get
344  * and mem_range_attr_set.
345  */
346 static int 
347 mem_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
348 {
349         int nd, error = 0;
350         struct mem_range_op *mo = (struct mem_range_op *)data;
351         struct mem_range_desc *md;
352         
353         /* is this for us? */
354         if ((cmd != MEMRANGE_GET) &&
355             (cmd != MEMRANGE_SET))
356                 return (ENOTTY);
357
358         /* any chance we can handle this? */
359         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
360                 return (EOPNOTSUPP);
361
362         /* do we have any descriptors? */
363         if (mem_range_softc.mr_ndesc == 0)
364                 return (ENXIO);
365
366         switch (cmd) {
367         case MEMRANGE_GET:
368                 nd = imin(mo->mo_arg[0], mem_range_softc.mr_ndesc);
369                 if (nd > 0) {
370                         md = (struct mem_range_desc *)
371                                 malloc(nd * sizeof(struct mem_range_desc),
372                                        M_MEMDESC, M_WAITOK);
373                         error = mem_range_attr_get(md, &nd);
374                         if (!error)
375                                 error = copyout(md, mo->mo_desc, 
376                                         nd * sizeof(struct mem_range_desc));
377                         free(md, M_MEMDESC);
378                 } else {
379                         nd = mem_range_softc.mr_ndesc;
380                 }
381                 mo->mo_arg[0] = nd;
382                 break;
383                 
384         case MEMRANGE_SET:
385                 md = (struct mem_range_desc *)malloc(sizeof(struct mem_range_desc),
386                                                     M_MEMDESC, M_WAITOK);
387                 error = copyin(mo->mo_desc, md, sizeof(struct mem_range_desc));
388                 /* clamp description string */
389                 md->mr_owner[sizeof(md->mr_owner) - 1] = 0;
390                 if (error == 0)
391                         error = mem_range_attr_set(md, &mo->mo_arg[0]);
392                 free(md, M_MEMDESC);
393                 break;
394         }
395         return (error);
396 }
397
398 /*
399  * Implementation-neutral, kernel-callable functions for manipulating
400  * memory range attributes.
401  */
402 int
403 mem_range_attr_get(mrd, arg)
404         struct mem_range_desc *mrd;
405         int *arg;
406 {
407         /* can we handle this? */
408         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
409                 return (EOPNOTSUPP);
410
411         if (*arg == 0) {
412                 *arg = mem_range_softc.mr_ndesc;
413         } else {
414                 bcopy(mem_range_softc.mr_desc, mrd, (*arg) * sizeof(struct mem_range_desc));
415         }
416         return (0);
417 }
418
419 int
420 mem_range_attr_set(mrd, arg)
421         struct mem_range_desc *mrd;
422         int *arg;
423 {
424         /* can we handle this? */
425         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
426                 return (EOPNOTSUPP);
427
428         return (mem_range_softc.mr_op->set(&mem_range_softc, mrd, arg));
429 }
430
431 #ifdef SMP
432 void
433 mem_range_AP_init(void)
434 {
435         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
436                 return (mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc));
437 }
438 #endif
439
440 static int 
441 random_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
442 {
443         static intrmask_t interrupt_allowed;
444         intrmask_t interrupt_mask;
445         int error, intr;
446         struct random_softc *sc;
447         
448         /*
449          * We're the random or urandom device.  The only ioctls are for
450          * selecting and inspecting which interrupts are used in the muck
451          * gathering business and the fcntl() stuff.
452          */
453         if (cmd != MEM_SETIRQ && cmd != MEM_CLEARIRQ && cmd != MEM_RETURNIRQ
454                 && cmd != FIONBIO && cmd != FIOASYNC)
455                 return (ENOTTY);
456
457         /*
458          * XXX the data is 16-bit due to a historical botch, so we use
459          * magic 16's instead of ICU_LEN and can't support 24 interrupts
460          * under SMP.
461          * Even inspecting the state is privileged, since it gives a hint
462          * about how easily the randomness might be guessed.
463          */
464         intr = *(int16_t *)data;
465         interrupt_mask = 1 << intr;
466         sc = &random_softc[intr];
467         switch (cmd) {
468         /* Really handled in upper layer */
469         case FIOASYNC:
470         case FIONBIO:
471                 break;
472         case MEM_SETIRQ:
473                 error = suser(td);
474                 if (error != 0)
475                         return (error);
476                 if (intr < 0 || intr >= 16)
477                         return (EINVAL);
478                 if (interrupt_allowed & interrupt_mask)
479                         break;
480                 interrupt_allowed |= interrupt_mask;
481                 sc->sc_intr = intr;
482                 disable_intr();
483                 sc->sc_handler = intr_handler[intr];
484                 intr_handler[intr] = add_interrupt_randomness;
485                 sc->sc_arg = intr_unit[intr];
486                 intr_unit[intr] = sc;
487                 enable_intr();
488                 break;
489         case MEM_CLEARIRQ:
490                 error = suser(td);
491                 if (error != 0)
492                         return (error);
493                 if (intr < 0 || intr >= 16)
494                         return (EINVAL);
495                 if (!(interrupt_allowed & interrupt_mask))
496                         break;
497                 interrupt_allowed &= ~interrupt_mask;
498                 disable_intr();
499                 intr_handler[intr] = sc->sc_handler;
500                 intr_unit[intr] = sc->sc_arg;
501                 enable_intr();
502                 break;
503         case MEM_RETURNIRQ:
504                 error = suser(td);
505                 if (error != 0)
506                         return (error);
507                 *(u_int16_t *)data = interrupt_allowed;
508                 break;
509         }
510         return (0);
511 }
512
513 int
514 mmpoll(dev_t dev, int events, struct thread *td)
515 {
516         switch (minor(dev)) {
517         case 3:         /* /dev/random */
518                 return random_poll(dev, events, td);
519         case 4:         /* /dev/urandom */
520         default:
521                 return seltrue(dev, events, td);
522         }
523 }
524
525 int
526 iszerodev(dev)
527         dev_t dev;
528 {
529         return ((major(dev) == mem_cdevsw.d_maj)
530           && minor(dev) == 12);
531 }
532
533 static void
534 mem_drvinit(void *unused)
535 {
536
537         /* Initialise memory range handling */
538         if (mem_range_softc.mr_op != NULL)
539                 mem_range_softc.mr_op->init(&mem_range_softc);
540
541         make_dev(&mem_cdevsw, 0, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "mem");
542         make_dev(&mem_cdevsw, 1, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "kmem");
543         make_dev(&mem_cdevsw, 2, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "null");
544         make_dev(&mem_cdevsw, 3, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "random");
545         make_dev(&mem_cdevsw, 4, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "urandom");
546         make_dev(&mem_cdevsw, 12, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "zero");
547         make_dev(&mem_cdevsw, 14, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0600, "io");
548 }
549
550 SYSINIT(memdev,SI_SUB_DRIVERS,SI_ORDER_MIDDLE+CDEV_MAJOR,mem_drvinit,NULL)
551