only compile function in the SMP case
[dragonfly.git] / 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 1.24 2006/07/02 00:49:31 corecode 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/thread.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <sys/lock.h>
49 #include <vm/pmap.h>
50 #include <vm/vm_map.h>
51 #include <vm/vm_extern.h>
52
53 #include <sys/user.h>
54
55 #include <machine/cpu.h>
56 #include <machine/ipl.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 #include <sys/thread2.h>
64
65 #define MAX_LD 8192
66 #define LD_PER_PAGE 512
67 #define NEW_MAX_LD(num)  ((num + LD_PER_PAGE) & ~(LD_PER_PAGE-1))
68 #define SIZE_FROM_LARGEST_LD(num) (NEW_MAX_LD(num) << 3)
69
70
71
72 static int i386_get_ldt(struct lwp *, char *, int *);
73 static int i386_set_ldt(struct lwp *, char *, int *);
74 static int i386_get_ioperm(struct lwp *, char *);
75 static int i386_set_ioperm(struct lwp *, char *);
76 static int check_descs(union descriptor *, int);
77 int i386_extend_pcb(struct lwp *);
78
79 /*
80  * sysarch_args(int op, char *params)
81  */
82
83 int
84 sys_sysarch(struct sysarch_args *uap)
85 {
86         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
87         int error = 0;
88
89         switch(uap->op) {
90         case I386_GET_LDT:
91                 error = i386_get_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
92                 break;
93         case I386_SET_LDT:
94                 error = i386_set_ldt(lp, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
95                 break;
96         case I386_GET_IOPERM:
97                 error = i386_get_ioperm(lp, uap->parms);
98                 break;
99         case I386_SET_IOPERM:
100                 error = i386_set_ioperm(lp, uap->parms);
101                 break;
102         case I386_VM86:
103                 error = vm86_sysarch(lp, uap->parms);
104                 break;
105         default:
106                 error = EOPNOTSUPP;
107                 break;
108         }
109         return (error);
110 }
111
112 int
113 i386_extend_pcb(struct lwp *lp)
114 {
115         int i, offset;
116         u_long *addr;
117         struct pcb_ext *ext;
118         struct soft_segment_descriptor ssd = {
119                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
120                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
121                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
122                 0,                      /* priority level */
123                 1,                      /* descriptor present */
124                 0, 0,
125                 0,                      /* default 32 size */
126                 0                       /* granularity */
127         };
128
129         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
130         if (ext == 0)
131                 return (ENOMEM);
132         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext)); 
133         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
134         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
135         /*
136          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
137          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
138          * address on a doubleword boundary.
139          */
140         offset = PAGE_SIZE - 16;
141         ext->ext_tss.tss_ioopt = 
142             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
143         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
144         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
145
146         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
147         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
148                 *addr++ = ~0;
149
150         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
151         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
152         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
153
154         /* 
155          * Put the new TSS where the switch code can find it.  Do
156          * a forced switch to ourself to activate it.
157          */
158         crit_enter();
159         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
160         lp->lwp_thread->td_switch(lp->lwp_thread);
161         crit_exit();
162         
163         return 0;
164 }
165
166 static int
167 i386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
168 {
169         int i, error;
170         struct i386_ioperm_args ua;
171         char *iomap;
172
173         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
174                 return (error);
175
176         if ((error = suser_cred(lp->lwp_proc->p_ucred, 0)) != 0)
177                 return (error);
178         if (securelevel > 0)
179                 return (EPERM);
180         /*
181          * XXX 
182          * While this is restricted to root, we should probably figure out
183          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
184          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
185          */
186
187         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
188                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
189                         return (error);
190         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
191
192         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
193                 return (EINVAL);
194
195         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
196                 if (ua.enable) 
197                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
198                 else
199                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
200         }
201         return (error);
202 }
203
204 static int
205 i386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
206 {
207         int i, state, error;
208         struct i386_ioperm_args ua;
209         char *iomap;
210
211         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
212                 return (error);
213         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
214                 return (EINVAL);
215
216         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
217                 ua.length = 0;
218                 goto done;
219         }
220
221         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
222
223         i = ua.start;
224         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
225         ua.enable = !state;
226         ua.length = 1;
227
228         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
229                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
230                         break;
231                 ua.length++;
232         }
233                         
234 done:
235         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
236         return (error);
237 }
238
239 /*
240  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
241  *
242  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
243  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
244  */
245 void
246 set_user_TLS(void)
247 {
248         struct thread *td = curthread;
249         int i;
250 #ifdef SMP
251         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
252 #else
253         const int off = GTLS_START;
254 #endif
255         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
256                 gdt[off + i].sd = td->td_tls[i];
257 }
258
259 #ifdef SMP
260 static
261 void
262 set_user_ldt_cpusync(struct lwkt_cpusync *cmd)
263 {
264         set_user_ldt(cmd->cs_data);
265 }
266 #endif
267
268 /*
269  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
270  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
271  *
272  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
273  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
274  */   
275 void
276 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
277 {
278         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
279
280         if (pcb != curthread->td_pcb)
281                 return;
282
283         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
284 #ifdef SMP
285         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
286 #else
287         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
288 #endif
289         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
290         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
291 }
292
293 struct pcb_ldt *
294 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
295 {
296         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
297
298         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
299                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
300         if (new_ldt == NULL)
301                 return NULL;
302
303         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
304         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(kernel_map,
305                 len * sizeof(union descriptor));
306         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
307                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
308                 return NULL;
309         }
310         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
311         new_ldt->ldt_active = 0;
312
313         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
314         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
315         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
316
317         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
318                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
319                         len = pcb_ldt->ldt_len;
320                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
321                         len * sizeof(union descriptor));
322         } else {
323                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
324         }
325         return new_ldt;
326 }
327
328 void
329 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
330 {
331         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
332
333         if (pcb_ldt == NULL)
334                 return;
335
336         crit_enter();
337         if (pcb == curthread->td_pcb) {
338                 lldt(_default_ldt);
339                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
340         }
341         pcb->pcb_ldt = NULL;
342         crit_exit();
343
344         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
345                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
346                         pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
347                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
348         }
349 }
350
351 static int
352 i386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
353 {
354         int error = 0;
355         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
356         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
357         unsigned int nldt, num;
358         union descriptor *lp;
359         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
360
361         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
362                 return(error);
363
364 #ifdef  DEBUG
365         printf("i386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
366             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
367 #endif
368
369         crit_enter();
370
371         if (pcb_ldt) {
372                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
373                 num = min(uap->num, nldt);
374                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
375         } else {
376                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
377                 num = min(uap->num, nldt);
378                 lp = &ldt[uap->start];
379         }
380
381         /*
382          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
383          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
384          */
385         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
386                 crit_exit();
387                 return(EINVAL);
388         }
389
390         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
391         if (!error)
392                 *res = num;
393         crit_exit();
394         return(error);
395 }
396
397 static int
398 i386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
399 {
400         int error = 0;
401         int largest_ld;
402         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
403         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
404         union descriptor *descs;
405         int descs_size;
406         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
407
408         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
409                 return(error);
410
411 #ifdef  DEBUG
412         printf("i386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
413             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
414 #endif
415
416         /* verify range of descriptors to modify */
417         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
418                 (uap->num > MAX_LD))
419         {
420                 return(EINVAL);
421         }
422         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
423         if (largest_ld >= MAX_LD)
424                 return(EINVAL);
425
426         /* allocate user ldt */
427         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
428                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
429                 if (new_ldt == NULL)
430                         return ENOMEM;
431                 if (pcb_ldt) {
432                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
433                         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
434                                 pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
435                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
436                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
437                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
438                 } else {
439                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
440                 }
441                 /*
442                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
443                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
444                  * using the shared ldt and only signal those.
445                  */
446 #ifdef SMP
447                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
448 #else
449                 set_user_ldt(pcb);
450 #endif
451         }
452
453         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
454         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(kernel_map, descs_size);
455         if (descs == NULL)
456                 return (ENOMEM);
457         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
458         if (error) {
459                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
460                 return (error);
461         }
462         /* Check descriptors for access violations */
463         error = check_descs(descs, uap->num);
464         if (error) {
465                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
466                 return (error);
467         }
468
469         /*
470          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs might point to one of
471          * these entries a critical section is required to prevent an
472          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
473          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
474          */
475         crit_enter();
476         bcopy(descs, 
477                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
478                 uap->num * sizeof(union descriptor));
479         *res = uap->start;
480
481         crit_exit();
482         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
483         return (0);
484 }
485
486 static int
487 check_descs(union descriptor *descs, int num)
488 {
489         int i;
490
491         /* Check descriptors for access violations */
492         for (i = 0; i < num; i++) {
493                 union descriptor *dp;
494                 dp = &descs[i];
495
496                 switch (dp->sd.sd_type) {
497                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */ 
498                         dp->sd.sd_p = 0;
499                         break;
500                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
501                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
502                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
503                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
504                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
505                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
506                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */ 
507                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
508                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
509                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
510                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */ 
511                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
512                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
513                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */ 
514                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
515                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
516                          * to create a segment of these types.  They are
517                          * for OS use only.
518                          */
519                         return EACCES;
520
521                 /* memory segment types */
522                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
523                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
524                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
525                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
526                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
527                         if (dp->sd.sd_p == 0)
528                                 return (EACCES);
529                         break;
530                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
531                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
532                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
533                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
534                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
535                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
536                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */  
537                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
538                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */ 
539                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
540                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
541                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
542                         break;
543                 default:
544                         return(EINVAL);
545                         /*NOTREACHED*/
546                 }
547
548                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
549                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
550                         return (EACCES);
551         }
552         return (0);
553 }