57dc96dbfd92d62527fac5d088fbf703dbf1733e
[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 1.23 2006/06/05 07:26:10 dillon 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 static
260 void
261 set_user_ldt_cpusync(struct lwkt_cpusync *cmd)
262 {
263         set_user_ldt(cmd->cs_data);
264 }
265
266 /*
267  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
268  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
269  *
270  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
271  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
272  */   
273 void
274 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
275 {
276         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
277
278         if (pcb != curthread->td_pcb)
279                 return;
280
281         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
282 #ifdef SMP
283         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
284 #else
285         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
286 #endif
287         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
288         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
289 }
290
291 struct pcb_ldt *
292 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
293 {
294         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
295
296         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
297                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
298         if (new_ldt == NULL)
299                 return NULL;
300
301         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
302         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(kernel_map,
303                 len * sizeof(union descriptor));
304         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
305                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
306                 return NULL;
307         }
308         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
309         new_ldt->ldt_active = 0;
310
311         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
312         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
313         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
314
315         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
316                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
317                         len = pcb_ldt->ldt_len;
318                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
319                         len * sizeof(union descriptor));
320         } else {
321                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
322         }
323         return new_ldt;
324 }
325
326 void
327 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
328 {
329         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
330
331         if (pcb_ldt == NULL)
332                 return;
333
334         crit_enter();
335         if (pcb == curthread->td_pcb) {
336                 lldt(_default_ldt);
337                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
338         }
339         pcb->pcb_ldt = NULL;
340         crit_exit();
341
342         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
343                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
344                         pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
345                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
346         }
347 }
348
349 static int
350 i386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
351 {
352         int error = 0;
353         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
354         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
355         unsigned int nldt, num;
356         union descriptor *lp;
357         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
358
359         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
360                 return(error);
361
362 #ifdef  DEBUG
363         printf("i386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
364             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
365 #endif
366
367         crit_enter();
368
369         if (pcb_ldt) {
370                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
371                 num = min(uap->num, nldt);
372                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
373         } else {
374                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
375                 num = min(uap->num, nldt);
376                 lp = &ldt[uap->start];
377         }
378
379         /*
380          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
381          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
382          */
383         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
384                 crit_exit();
385                 return(EINVAL);
386         }
387
388         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
389         if (!error)
390                 *res = num;
391         crit_exit();
392         return(error);
393 }
394
395 static int
396 i386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
397 {
398         int error = 0;
399         int largest_ld;
400         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
401         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
402         union descriptor *descs;
403         int descs_size;
404         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
405
406         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
407                 return(error);
408
409 #ifdef  DEBUG
410         printf("i386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
411             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
412 #endif
413
414         /* verify range of descriptors to modify */
415         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
416                 (uap->num > MAX_LD))
417         {
418                 return(EINVAL);
419         }
420         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
421         if (largest_ld >= MAX_LD)
422                 return(EINVAL);
423
424         /* allocate user ldt */
425         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
426                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
427                 if (new_ldt == NULL)
428                         return ENOMEM;
429                 if (pcb_ldt) {
430                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
431                         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
432                                 pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
433                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
434                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
435                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
436                 } else {
437                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
438                 }
439                 /*
440                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
441                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
442                  * using the shared ldt and only signal those.
443                  */
444 #ifdef SMP
445                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
446 #else
447                 set_user_ldt(pcb);
448 #endif
449         }
450
451         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
452         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(kernel_map, descs_size);
453         if (descs == NULL)
454                 return (ENOMEM);
455         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
456         if (error) {
457                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
458                 return (error);
459         }
460         /* Check descriptors for access violations */
461         error = check_descs(descs, uap->num);
462         if (error) {
463                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
464                 return (error);
465         }
466
467         /*
468          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs might point to one of
469          * these entries a critical section is required to prevent an
470          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
471          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
472          */
473         crit_enter();
474         bcopy(descs, 
475                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
476                 uap->num * sizeof(union descriptor));
477         *res = uap->start;
478
479         crit_exit();
480         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
481         return (0);
482 }
483
484 static int
485 check_descs(union descriptor *descs, int num)
486 {
487         int i;
488
489         /* Check descriptors for access violations */
490         for (i = 0; i < num; i++) {
491                 union descriptor *dp;
492                 dp = &descs[i];
493
494                 switch (dp->sd.sd_type) {
495                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */ 
496                         dp->sd.sd_p = 0;
497                         break;
498                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
499                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
500                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
501                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
502                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
503                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
504                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */ 
505                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
506                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
507                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
508                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */ 
509                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
510                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
511                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */ 
512                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
513                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
514                          * to create a segment of these types.  They are
515                          * for OS use only.
516                          */
517                         return EACCES;
518
519                 /* memory segment types */
520                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
521                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
522                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
523                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
524                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
525                         if (dp->sd.sd_p == 0)
526                                 return (EACCES);
527                         break;
528                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
529                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
530                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
531                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
532                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
533                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
534                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */  
535                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
536                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */ 
537                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
538                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
539                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
540                         break;
541                 default:
542                         return(EINVAL);
543                         /*NOTREACHED*/
544                 }
545
546                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
547                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
548                         return (EACCES);
549         }
550         return (0);
551 }