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 1.18 2006/09/05 00:55:45 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 (dev_t, u_long, caddr_t, int, struct ucred *);
 100 static int random_ioctl (dev_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         dev_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         dev_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(dev_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         dev_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         dev_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(dev_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                                 malloc(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 *)malloc(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(dev_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         dev_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         dev_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