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 1.32 2008/01/06 16:55:53 swildner 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/priv.h>
  46 #include <sys/thread.h>
  47 #include <sys/memrange.h>
  48
  49 #include <vm/vm.h>
  50 #include <sys/lock.h>
  51 #include <vm/pmap.h>
  52 #include <vm/vm_map.h>
  53 #include <vm/vm_extern.h>
  54
  55 #include <sys/user.h>
  56
  57 #include <machine/cpu.h>
  58 #include <machine/pcb_ext.h>    /* pcb.h included by sys/user.h */
  59 #include <machine/sysarch.h>
  60 #include <machine/smp.h>
  61 #include <machine/globaldata.h> /* mdcpu */
  62
  63 #include <vm/vm_kern.h>         /* for kernel_map */
  64
  65 #include <sys/thread2.h>
  66 #include <sys/mplock2.h>
  67
  68 #define MAX_LD 8192
  69 #define LD_PER_PAGE 512
  70 #define NEW_MAX_LD(num)  ((num + LD_PER_PAGE) & ~(LD_PER_PAGE-1))
  71 #define SIZE_FROM_LARGEST_LD(num) (NEW_MAX_LD(num) << 3)
  72
  73
  74
  75 static int ki386_get_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  76 static int ki386_set_ldt(struct lwp *, char *, int *);
  77 static int ki386_get_ioperm(struct lwp *, char *);
  78 static int ki386_set_ioperm(struct lwp *, char *);
  79 static int check_descs(union descriptor *, int);
  80 int i386_extend_pcb(struct lwp *);
  81
  82 /*
  83  * sysarch_args(int op, char *params)
  84  *
  85  * MPALMOSTSAFE
  86  */
  87 int
  88 sys_sysarch(struct sysarch_args *uap)
  89 {
  90         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
  91         int error = 0;
  92
  93         get_mplock();
  94
  95         switch(uap->op) {
  96         case I386_GET_LDT:
  97                 error = ki386_get_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  98                 break;
  99         case I386_SET_LDT:
 100                 error = ki386_set_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
 101                 break;
 102         case I386_GET_IOPERM:
 103                 error = ki386_get_ioperm(lp, uap->parms);
 104                 break;
 105         case I386_SET_IOPERM:
 106                 error = ki386_set_ioperm(lp, uap->parms);
 107                 break;
 108         case I386_VM86:
 109                 error = vm86_sysarch(lp, uap->parms);
 110                 break;
 111         default:
 112                 error = EOPNOTSUPP;
 113                 break;
 114         }
 115         rel_mplock();
 116         return (error);
 117 }
 118
 119 int
 120 i386_extend_pcb(struct lwp *lp)
 121 {
 122         int i, offset;
 123         u_long *addr;
 124         struct pcb_ext *ext;
 125         struct soft_segment_descriptor ssd = {
 126                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
 127                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
 128                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
 129                 0,                      /* priority level */
 130                 1,                      /* descriptor present */
 131                 0, 0,
 132                 0,                      /* default 32 size */
 133                 0                       /* granularity */
 134         };
 135
 136         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(&kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
 137         if (ext == NULL)
 138                 return (ENOMEM);
 139         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 140         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
 141         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 142         /*
 143          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 144          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 145          * address on a doubleword boundary.
 146          */
 147         offset = PAGE_SIZE - 16;
 148         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 149             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
 150         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 151         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 152
 153         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 154         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 155                 *addr++ = ~0;
 156
 157         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 158         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
 159         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 160
 161         /*
 162          * Put the new TSS where the switch code can find it.  Do
 163          * a forced switch to ourself to activate it.
 164          */
 165         crit_enter();
 166         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 167         lp->lwp_thread->td_switch(lp->lwp_thread);
 168         crit_exit();
 169
 170         return 0;
 171 }
 172
 173 static int
 174 ki386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 175 {
 176         int i, error;
 177         struct i386_ioperm_args ua;
 178         char *iomap;
 179
 180         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 181                 return (error);
 182
 183         if ((error = priv_check_cred(lp->lwp_thread->td_ucred, PRIV_ROOT, 0)) != 0)
 184                 return (error);
 185         if (securelevel > 0)
 186                 return (EPERM);
 187         /*
 188          * XXX
 189          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 190          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 191          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 192          */
 193
 194         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 195                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
 196                         return (error);
 197         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 198
 199         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 200                 return (EINVAL);
 201
 202         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 203                 if (ua.enable)
 204                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 205                 else
 206                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 207         }
 208         return (error);
 209 }
 210
 211 static int
 212 ki386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 213 {
 214         int i, state, error;
 215         struct i386_ioperm_args ua;
 216         char *iomap;
 217
 218         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 219                 return (error);
 220         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 221                 return (EINVAL);
 222
 223         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 224                 ua.length = 0;
 225                 goto done;
 226         }
 227
 228         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 229
 230         i = ua.start;
 231         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 232         ua.enable = !state;
 233         ua.length = 1;
 234
 235         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 236                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 237                         break;
 238                 ua.length++;
 239         }
 240
 241 done:
 242         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 243         return (error);
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 248  *
 249  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 250  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 251  *
 252  * MPSAFE
 253  */
 254 void
 255 set_user_TLS(void)
 256 {
 257         struct thread *td = curthread;
 258         int i;
 259 #ifdef SMP
 260         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 261 #else
 262         const int off = GTLS_START;
 263 #endif
 264         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 265                 gdt[off + i].sd = td->td_tls.tls[i];
 266 }
 267
 268 #ifdef SMP
 269 static
 270 void
 271 set_user_ldt_cpusync(struct lwkt_cpusync *cmd)
 272 {
 273         set_user_ldt(cmd->cs_data);
 274 }
 275 #endif
 276
 277 /*
 278  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
 279  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
 280  *
 281  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 282  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 283  */
 284 void
 285 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
 286 {
 287         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
 288
 289         if (pcb != curthread->td_pcb)
 290                 return;
 291
 292         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 293 #ifdef SMP
 294         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 295 #else
 296         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 297 #endif
 298         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 299         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 300 }
 301
 302 struct pcb_ldt *
 303 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 304 {
 305         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 306
 307         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
 308                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
 309
 310         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 311         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(&kernel_map,
 312                                                 len * sizeof(union descriptor));
 313         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 314                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 315                 return NULL;
 316         }
 317         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 318         new_ldt->ldt_active = 0;
 319
 320         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 321         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 322         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 323
 324         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 325                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 326                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 327                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 328                         len * sizeof(union descriptor));
 329         } else {
 330                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 331         }
 332         return new_ldt;
 333 }
 334
 335 void
 336 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 337 {
 338         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 339
 340         if (pcb_ldt == NULL)
 341                 return;
 342
 343         crit_enter();
 344         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 345                 lldt(_default_ldt);
 346                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 347         }
 348         pcb->pcb_ldt = NULL;
 349         crit_exit();
 350
 351         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 352                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 353                           pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 354                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 355         }
 356 }
 357
 358 static int
 359 ki386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
 360 {
 361         int error = 0;
 362         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
 363         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 364         unsigned int nldt, num;
 365         union descriptor *lp;
 366         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 367
 368         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 369                 return(error);
 370
 371 #ifdef  DEBUG
 372         kprintf("ki386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 373             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 374 #endif
 375
 376         crit_enter();
 377
 378         if (pcb_ldt) {
 379                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 380                 num = min(uap->num, nldt);
 381                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 382         } else {
 383                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
 384                 num = min(uap->num, nldt);
 385                 lp = &ldt[uap->start];
 386         }
 387
 388         /*
 389          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 390          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 391          */
 392         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 393                 crit_exit();
 394                 return(EINVAL);
 395         }
 396
 397         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 398         if (!error)
 399                 *res = num;
 400         crit_exit();
 401         return(error);
 402 }
 403
 404 static int
 405 ki386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
 406 {
 407         int error = 0;
 408         int largest_ld;
 409         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 410         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 411         union descriptor *descs;
 412         int descs_size;
 413         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 414
 415         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 416                 return(error);
 417
 418 #ifdef  DEBUG
 419         kprintf("ki386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 420             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 421 #endif
 422
 423         /* verify range of descriptors to modify */
 424         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 425                 (uap->num > MAX_LD))
 426         {
 427                 return(EINVAL);
 428         }
 429         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 430         if (largest_ld >= MAX_LD)
 431                 return(EINVAL);
 432
 433         /* allocate user ldt */
 434         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 435                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 436                 if (new_ldt == NULL)
 437                         return ENOMEM;
 438                 if (pcb_ldt) {
 439                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 440                         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 441                                   pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 442                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 443                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 444                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 445                 } else {
 446                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 447                 }
 448                 /*
 449                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 450                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 451                  * using the shared ldt and only signal those.
 452                  */
 453 #ifdef SMP
 454                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
 455 #else
 456                 set_user_ldt(pcb);
 457 #endif
 458         }
 459
 460         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 461         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(&kernel_map, descs_size);
 462         if (descs == NULL)
 463                 return (ENOMEM);
 464         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 465         if (error) {
 466                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 467                 return (error);
 468         }
 469         /* Check descriptors for access violations */
 470         error = check_descs(descs, uap->num);
 471         if (error) {
 472                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 473                 return (error);
 474         }
 475
 476         /*
 477          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs or %gs might point to
 478          * one of these entries a critical section is required to prevent an
 479          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 480          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 481          */
 482         crit_enter();
 483         bcopy(descs,
 484                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 485                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 486         *res = uap->start;
 487
 488         crit_exit();
 489         kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 490         return (0);
 491 }
 492
 493 static int
 494 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 495 {
 496         int i;
 497
 498         /* Check descriptors for access violations */
 499         for (i = 0; i < num; i++) {
 500                 union descriptor *dp;
 501                 dp = &descs[i];
 502
 503                 switch (dp->sd.sd_type) {
 504                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 505                         dp->sd.sd_p = 0;
 506                         break;
 507                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 508                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 509                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 510                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 511                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 512                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 513                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 514                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 515                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 516                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 517                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 518                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 519                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 520                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 521                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 522                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 523                          * to create a segment of these types.  They are
 524                          * for OS use only.
 525                          */
 526                         return EACCES;
 527
 528                 /* memory segment types */
 529                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 530                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 531                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 532                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 533                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 534                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 535                                 return (EACCES);
 536                         break;
 537                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 538                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 539                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 540                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 541                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 542                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 543                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 544                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 545                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 546                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 547                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 548                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 549                         break;
 550                 default:
 551                         return(EINVAL);
 552                         /*NOTREACHED*/
 553                 }
 554
 555                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 556                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 557                         return (EACCES);
 558         }
 559         return (0);
 560 }
 561
 562 /*
 563  * Called when /dev/io is opened
 564  */
 565 int
 566 cpu_set_iopl(void)
 567 {
 568         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
 569         return(0);
 570 }
 571
 572 /*
 573  * Called when /dev/io is closed
 574  */
 575 int
 576 cpu_clr_iopl(void)
 577 {
 578         curthread->td_lwp->lwp_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
 579         return(0);
 580 }
 581