sys/i386/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/i386/i386/Attic/sys_machdep.c,v 1.21 2005/11/04 08:57:27 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 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         lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 133         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 134         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)lp->lwp_thread->td_pcb - 16);
 135         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 136         /*
 137          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 138          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 139          * address on a doubleword boundary.
 140          */
 141         offset = PAGE_SIZE - 16;
 142         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 143             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
 144         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 145         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 146
 147         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 148         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 149                 *addr++ = ~0;
 150
 151         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 152         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
 153         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 154
 155         /* switch to the new TSS after syscall completes */
 156         need_user_resched();
 157
 158         return 0;
 159 }
 160
 161 static int
 162 i386_set_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 163 {
 164         int i, error;
 165         struct i386_ioperm_args ua;
 166         char *iomap;
 167
 168         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 169                 return (error);
 170
 171         if ((error = suser_cred(lp->lwp_proc->p_ucred, 0)) != 0)
 172                 return (error);
 173         if (securelevel > 0)
 174                 return (EPERM);
 175         /*
 176          * XXX
 177          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 178          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 179          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 180          */
 181
 182         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 183                 if ((error = i386_extend_pcb(lp)) != 0)
 184                         return (error);
 185         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 186
 187         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 188                 return (EINVAL);
 189
 190         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 191                 if (ua.enable)
 192                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 193                 else
 194                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 195         }
 196         return (error);
 197 }
 198
 199 static int
 200 i386_get_ioperm(struct lwp *lp, char *args)
 201 {
 202         int i, state, error;
 203         struct i386_ioperm_args ua;
 204         char *iomap;
 205
 206         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 207                 return (error);
 208         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 209                 return (EINVAL);
 210
 211         if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 212                 ua.length = 0;
 213                 goto done;
 214         }
 215
 216         iomap = (char *)lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 217
 218         i = ua.start;
 219         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 220         ua.enable = !state;
 221         ua.length = 1;
 222
 223         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 224                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 225                         break;
 226                 ua.length++;
 227         }
 228
 229 done:
 230         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 231         return (error);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 236  *
 237  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 238  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 239  */
 240 void
 241 set_user_TLS(void)
 242 {
 243         struct thread *td = curthread;
 244         int i;
 245 #ifdef SMP
 246         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 247 #else
 248         const int off = GTLS_START;
 249 #endif
 250         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 251                 gdt[off + i].sd = td->td_tls[i];
 252 }
 253
 254 static
 255 void
 256 set_user_ldt_cpusync(struct lwkt_cpusync *cmd)
 257 {
 258         set_user_ldt(cmd->cs_data);
 259 }
 260
 261 /*
 262  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
 263  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
 264  *
 265  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 266  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 267  */
 268 void
 269 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
 270 {
 271         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
 272
 273         if (pcb != curthread->td_pcb)
 274                 return;
 275
 276         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 277 #ifdef SMP
 278         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 279 #else
 280         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 281 #endif
 282         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 283         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 284 }
 285
 286 struct pcb_ldt *
 287 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 288 {
 289         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 290
 291         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
 292                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
 293         if (new_ldt == NULL)
 294                 return NULL;
 295
 296         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 297         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(kernel_map,
 298                 len * sizeof(union descriptor));
 299         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 300                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 301                 return NULL;
 302         }
 303         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 304         new_ldt->ldt_active = 0;
 305
 306         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 307         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 308         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 309
 310         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 311                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 312                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 313                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 314                         len * sizeof(union descriptor));
 315         } else {
 316                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 317         }
 318         return new_ldt;
 319 }
 320
 321 void
 322 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 323 {
 324         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 325
 326         if (pcb_ldt == NULL)
 327                 return;
 328
 329         crit_enter();
 330         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 331                 lldt(_default_ldt);
 332                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 333         }
 334         pcb->pcb_ldt = NULL;
 335         crit_exit();
 336
 337         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 338                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 339                         pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 340                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 341         }
 342 }
 343
 344 static int
 345 i386_get_ldt(struct lwp *lwp, char *args, int *res)
 346 {
 347         int error = 0;
 348         struct pcb *pcb = lwp->lwp_thread->td_pcb;
 349         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 350         unsigned int nldt, num;
 351         union descriptor *lp;
 352         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 353
 354         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 355                 return(error);
 356
 357 #ifdef  DEBUG
 358         printf("i386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 359             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 360 #endif
 361
 362         crit_enter();
 363
 364         if (pcb_ldt) {
 365                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 366                 num = min(uap->num, nldt);
 367                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 368         } else {
 369                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
 370                 num = min(uap->num, nldt);
 371                 lp = &ldt[uap->start];
 372         }
 373
 374         /*
 375          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 376          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 377          */
 378         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 379                 crit_exit();
 380                 return(EINVAL);
 381         }
 382
 383         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 384         if (!error)
 385                 *res = num;
 386         crit_exit();
 387         return(error);
 388 }
 389
 390 static int
 391 i386_set_ldt(struct lwp *lp, char *args, int *res)
 392 {
 393         int error = 0;
 394         int largest_ld;
 395         struct pcb *pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
 396         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 397         union descriptor *descs;
 398         int descs_size;
 399         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 400
 401         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 402                 return(error);
 403
 404 #ifdef  DEBUG
 405         printf("i386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 406             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 407 #endif
 408
 409         /* verify range of descriptors to modify */
 410         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 411                 (uap->num > MAX_LD))
 412         {
 413                 return(EINVAL);
 414         }
 415         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 416         if (largest_ld >= MAX_LD)
 417                 return(EINVAL);
 418
 419         /* allocate user ldt */
 420         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 421                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 422                 if (new_ldt == NULL)
 423                         return ENOMEM;
 424                 if (pcb_ldt) {
 425                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 426                         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 427                                 pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 428                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 429                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 430                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 431                 } else {
 432                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 433                 }
 434                 /*
 435                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 436                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 437                  * using the shared ldt and only signal those.
 438                  */
 439 #ifdef SMP
 440                 lwkt_cpusync_simple(-1, set_user_ldt_cpusync, pcb);
 441 #else
 442                 set_user_ldt(pcb);
 443 #endif
 444         }
 445
 446         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 447         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(kernel_map, descs_size);
 448         if (descs == NULL)
 449                 return (ENOMEM);
 450         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 451         if (error) {
 452                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 453                 return (error);
 454         }
 455         /* Check descriptors for access violations */
 456         error = check_descs(descs, uap->num);
 457         if (error) {
 458                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 459                 return (error);
 460         }
 461
 462         /*
 463          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs might point to one of
 464          * these entries a critical section is required to prevent an
 465          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 466          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 467          */
 468         crit_enter();
 469         bcopy(descs,
 470                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 471                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 472         *res = uap->start;
 473
 474         crit_exit();
 475         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 476         return (0);
 477 }
 478
 479 static int
 480 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 481 {
 482         int i;
 483
 484         /* Check descriptors for access violations */
 485         for (i = 0; i < num; i++) {
 486                 union descriptor *dp;
 487                 dp = &descs[i];
 488
 489                 switch (dp->sd.sd_type) {
 490                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 491                         dp->sd.sd_p = 0;
 492                         break;
 493                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 494                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 495                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 496                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 497                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 498                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 499                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 500                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 501                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 502                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 503                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 504                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 505                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 506                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 507                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 508                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 509                          * to create a segment of these types.  They are
 510                          * for OS use only.
 511                          */
 512                         return EACCES;
 513
 514                 /* memory segment types */
 515                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 516                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 517                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 518                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 519                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 520                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 521                                 return (EACCES);
 522                         break;
 523                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 524                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 525                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 526                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 527                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 528                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 529                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 530                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 531                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 532                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 533                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 534                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 535                         break;
 536                 default:
 537                         return(EINVAL);
 538                         /*NOTREACHED*/
 539                 }
 540
 541                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 542                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 543                         return (EACCES);
 544         }
 545         return (0);
 546 }