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 1.18 2005/06/03 17:14:48 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 #ifdef SMP
  60 #include <machine/smp.h>
  61 #endif
  62 #include <machine/globaldata.h> /* mdcpu */
  63
  64 #include <vm/vm_kern.h>         /* for kernel_map */
  65 #include <sys/thread2.h>
  66
  67 #define MAX_LD 8192
  68 #define LD_PER_PAGE 512
  69 #define NEW_MAX_LD(num)  ((num + LD_PER_PAGE) & ~(LD_PER_PAGE-1))
  70 #define SIZE_FROM_LARGEST_LD(num) (NEW_MAX_LD(num) << 3)
  71
  72
  73
  74 static int i386_get_ldt (struct proc *, char *, int *);
  75 static int i386_set_ldt (struct proc *, char *, int *);
  76 static int i386_get_ioperm      (struct proc *, char *);
  77 static int i386_set_ioperm      (struct proc *, char *);
  78 static int check_descs(union descriptor *, int);
  79 int i386_extend_pcb     (struct proc *);
  80
  81 /*
  82  * sysarch_args(int op, char *params)
  83  */
  84
  85 int
  86 sysarch(struct sysarch_args *uap)
  87 {
  88         struct proc *p = curproc;
  89         int error = 0;
  90
  91         switch(uap->op) {
  92         case I386_GET_LDT:
  93                 error = i386_get_ldt(p, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  94                 break;
  95         case I386_SET_LDT:
  96                 error = i386_set_ldt(p, uap->parms, &uap->sysmsg_result);
  97                 break;
  98         case I386_GET_IOPERM:
  99                 error = i386_get_ioperm(p, uap->parms);
 100                 break;
 101         case I386_SET_IOPERM:
 102                 error = i386_set_ioperm(p, uap->parms);
 103                 break;
 104         case I386_VM86:
 105                 error = vm86_sysarch(p, uap->parms);
 106                 break;
 107         default:
 108                 error = EOPNOTSUPP;
 109                 break;
 110         }
 111         return (error);
 112 }
 113
 114 int
 115 i386_extend_pcb(struct proc *p)
 116 {
 117         int i, offset;
 118         u_long *addr;
 119         struct pcb_ext *ext;
 120         struct soft_segment_descriptor ssd = {
 121                 0,                      /* segment base address (overwritten) */
 122                 ctob(IOPAGES + 1) - 1,  /* length */
 123                 SDT_SYS386TSS,          /* segment type */
 124                 0,                      /* priority level */
 125                 1,                      /* descriptor present */
 126                 0, 0,
 127                 0,                      /* default 32 size */
 128                 0                       /* granularity */
 129         };
 130
 131         ext = (struct pcb_ext *)kmem_alloc(kernel_map, ctob(IOPAGES+1));
 132         if (ext == 0)
 133                 return (ENOMEM);
 134         p->p_thread->td_pcb->pcb_ext = ext;
 135         bzero(ext, sizeof(struct pcb_ext));
 136         ext->ext_tss.tss_esp0 = (unsigned)((char *)p->p_thread->td_pcb - 16);
 137         ext->ext_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 138         /*
 139          * The last byte of the i/o map must be followed by an 0xff byte.
 140          * We arbitrarily allocate 16 bytes here, to keep the starting
 141          * address on a doubleword boundary.
 142          */
 143         offset = PAGE_SIZE - 16;
 144         ext->ext_tss.tss_ioopt =
 145             (offset - ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext)) << 16;
 146         ext->ext_iomap = (caddr_t)ext + offset;
 147         ext->ext_vm86.vm86_intmap = (caddr_t)ext + offset - 32;
 148
 149         addr = (u_long *)ext->ext_vm86.vm86_intmap;
 150         for (i = 0; i < (ctob(IOPAGES) + 32 + 16) / sizeof(u_long); i++)
 151                 *addr++ = ~0;
 152
 153         ssd.ssd_base = (unsigned)&ext->ext_tss;
 154         ssd.ssd_limit -= ((unsigned)&ext->ext_tss - (unsigned)ext);
 155         ssdtosd(&ssd, &ext->ext_tssd);
 156
 157         /* switch to the new TSS after syscall completes */
 158         need_user_resched();
 159
 160         return 0;
 161 }
 162
 163 static int
 164 i386_set_ioperm(struct proc *p, char *args)
 165 {
 166         int i, error;
 167         struct i386_ioperm_args ua;
 168         char *iomap;
 169
 170         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 171                 return (error);
 172
 173         if ((error = suser_cred(p->p_ucred, 0)) != 0)
 174                 return (error);
 175         if (securelevel > 0)
 176                 return (EPERM);
 177         /*
 178          * XXX
 179          * While this is restricted to root, we should probably figure out
 180          * whether any other driver is using this i/o address, as so not to
 181          * cause confusion.  This probably requires a global 'usage registry'.
 182          */
 183
 184         if (p->p_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 185                 if ((error = i386_extend_pcb(p)) != 0)
 186                         return (error);
 187         iomap = (char *)p->p_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 188
 189         if (ua.start + ua.length > IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 190                 return (EINVAL);
 191
 192         for (i = ua.start; i < ua.start + ua.length; i++) {
 193                 if (ua.enable)
 194                         iomap[i >> 3] &= ~(1 << (i & 7));
 195                 else
 196                         iomap[i >> 3] |= (1 << (i & 7));
 197         }
 198         return (error);
 199 }
 200
 201 static int
 202 i386_get_ioperm(struct proc *p, char *args)
 203 {
 204         int i, state, error;
 205         struct i386_ioperm_args ua;
 206         char *iomap;
 207
 208         if ((error = copyin(args, &ua, sizeof(struct i386_ioperm_args))) != 0)
 209                 return (error);
 210         if (ua.start >= IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY)
 211                 return (EINVAL);
 212
 213         if (p->p_thread->td_pcb->pcb_ext == 0) {
 214                 ua.length = 0;
 215                 goto done;
 216         }
 217
 218         iomap = (char *)p->p_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_iomap;
 219
 220         i = ua.start;
 221         state = (iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1;
 222         ua.enable = !state;
 223         ua.length = 1;
 224
 225         for (i = ua.start + 1; i < IOPAGES * PAGE_SIZE * NBBY; i++) {
 226                 if (state != ((iomap[i >> 3] >> (i & 7)) & 1))
 227                         break;
 228                 ua.length++;
 229         }
 230
 231 done:
 232         error = copyout(&ua, args, sizeof(struct i386_ioperm_args));
 233         return (error);
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Update the TLS entries for the process.  Used by assembly, do not staticize.
 238  *
 239  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 240  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 241  */
 242 void
 243 set_user_TLS(void)
 244 {
 245         struct thread *td = curthread;
 246         int i;
 247 #ifdef SMP
 248         int off = GTLS_START + mycpu->gd_cpuid * NGDT;
 249 #else
 250         const int off = GTLS_START;
 251 #endif
 252         for (i = 0; i < NGTLS; ++i)
 253                 gdt[off + i].sd = td->td_tls[i];
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Update the GDT entry pointing to the LDT to point to the LDT of the
 258  * current process.  Used by assembly, do not staticize.
 259  *
 260  * Must be called from a critical section (else an interrupt thread preemption
 261  * may cause %gs to fault).  Normally called from the low level swtch.s code.
 262  */
 263 void
 264 set_user_ldt(struct pcb *pcb)
 265 {
 266         struct pcb_ldt *pcb_ldt;
 267
 268         if (pcb != curthread->td_pcb)
 269                 return;
 270
 271         pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 272 #ifdef SMP
 273         gdt[mycpu->gd_cpuid * NGDT + GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 274 #else
 275         gdt[GUSERLDT_SEL].sd = pcb_ldt->ldt_sd;
 276 #endif
 277         lldt(GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL));
 278         mdcpu->gd_currentldt = GSEL(GUSERLDT_SEL, SEL_KPL);
 279 }
 280
 281 struct pcb_ldt *
 282 user_ldt_alloc(struct pcb *pcb, int len)
 283 {
 284         struct pcb_ldt *pcb_ldt, *new_ldt;
 285
 286         MALLOC(new_ldt, struct pcb_ldt *, sizeof(struct pcb_ldt),
 287                 M_SUBPROC, M_WAITOK);
 288         if (new_ldt == NULL)
 289                 return NULL;
 290
 291         new_ldt->ldt_len = len = NEW_MAX_LD(len);
 292         new_ldt->ldt_base = (caddr_t)kmem_alloc(kernel_map,
 293                 len * sizeof(union descriptor));
 294         if (new_ldt->ldt_base == NULL) {
 295                 FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 296                 return NULL;
 297         }
 298         new_ldt->ldt_refcnt = 1;
 299         new_ldt->ldt_active = 0;
 300
 301         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_base = (unsigned)new_ldt->ldt_base;
 302         gdt_segs[GUSERLDT_SEL].ssd_limit = len * sizeof(union descriptor) - 1;
 303         ssdtosd(&gdt_segs[GUSERLDT_SEL], &new_ldt->ldt_sd);
 304
 305         if ((pcb_ldt = pcb->pcb_ldt)) {
 306                 if (len > pcb_ldt->ldt_len)
 307                         len = pcb_ldt->ldt_len;
 308                 bcopy(pcb_ldt->ldt_base, new_ldt->ldt_base,
 309                         len * sizeof(union descriptor));
 310         } else {
 311                 bcopy(ldt, new_ldt->ldt_base, sizeof(ldt));
 312         }
 313         return new_ldt;
 314 }
 315
 316 void
 317 user_ldt_free(struct pcb *pcb)
 318 {
 319         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 320
 321         if (pcb_ldt == NULL)
 322                 return;
 323
 324         crit_enter();
 325         if (pcb == curthread->td_pcb) {
 326                 lldt(_default_ldt);
 327                 mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 328         }
 329         pcb->pcb_ldt = NULL;
 330         crit_exit();
 331
 332         if (--pcb_ldt->ldt_refcnt == 0) {
 333                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 334                         pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 335                 FREE(pcb_ldt, M_SUBPROC);
 336         }
 337 }
 338
 339 static int
 340 i386_get_ldt(struct proc *p, char *args, int *res)
 341 {
 342         int error = 0;
 343         struct pcb *pcb = p->p_thread->td_pcb;
 344         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 345         unsigned int nldt, num;
 346         union descriptor *lp;
 347         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 348
 349         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 350                 return(error);
 351
 352 #ifdef  DEBUG
 353         printf("i386_get_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 354             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 355 #endif
 356
 357         crit_enter();
 358
 359         if (pcb_ldt) {
 360                 nldt = (unsigned int)pcb_ldt->ldt_len;
 361                 num = min(uap->num, nldt);
 362                 lp = &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start];
 363         } else {
 364                 nldt = (unsigned int)(sizeof(ldt) / sizeof(ldt[0]));
 365                 num = min(uap->num, nldt);
 366                 lp = &ldt[uap->start];
 367         }
 368
 369         /*
 370          * note: uap->(args), num, and nldt are unsigned.  nldt and num
 371          * are limited in scope, but uap->start can be anything.
 372          */
 373         if (uap->start > nldt || uap->start + num > nldt) {
 374                 crit_exit();
 375                 return(EINVAL);
 376         }
 377
 378         error = copyout(lp, uap->descs, num * sizeof(union descriptor));
 379         if (!error)
 380                 *res = num;
 381         crit_exit();
 382         return(error);
 383 }
 384
 385 static int
 386 i386_set_ldt(struct proc *p, char *args, int *res)
 387 {
 388         int error = 0;
 389         int largest_ld;
 390         struct pcb *pcb = p->p_thread->td_pcb;
 391         struct pcb_ldt *pcb_ldt = pcb->pcb_ldt;
 392         union descriptor *descs;
 393         int descs_size;
 394         struct i386_ldt_args ua, *uap = &ua;
 395
 396         if ((error = copyin(args, uap, sizeof(struct i386_ldt_args))) < 0)
 397                 return(error);
 398
 399 #ifdef  DEBUG
 400         printf("i386_set_ldt: start=%d num=%d descs=%p\n",
 401             uap->start, uap->num, (void *)uap->descs);
 402 #endif
 403
 404         /* verify range of descriptors to modify */
 405         if ((uap->start < 0) || (uap->start >= MAX_LD) || (uap->num < 0) ||
 406                 (uap->num > MAX_LD))
 407         {
 408                 return(EINVAL);
 409         }
 410         largest_ld = uap->start + uap->num - 1;
 411         if (largest_ld >= MAX_LD)
 412                 return(EINVAL);
 413
 414         /* allocate user ldt */
 415         if (!pcb_ldt || largest_ld >= pcb_ldt->ldt_len) {
 416                 struct pcb_ldt *new_ldt = user_ldt_alloc(pcb, largest_ld);
 417                 if (new_ldt == NULL)
 418                         return ENOMEM;
 419                 if (pcb_ldt) {
 420                         pcb_ldt->ldt_sd = new_ldt->ldt_sd;
 421                         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)pcb_ldt->ldt_base,
 422                                 pcb_ldt->ldt_len * sizeof(union descriptor));
 423                         pcb_ldt->ldt_base = new_ldt->ldt_base;
 424                         pcb_ldt->ldt_len = new_ldt->ldt_len;
 425                         FREE(new_ldt, M_SUBPROC);
 426                 } else {
 427                         pcb->pcb_ldt = pcb_ldt = new_ldt;
 428                 }
 429                 /*
 430                  * Since the LDT may be shared, we must signal other cpus to
 431                  * reload it.  XXX we need to track which cpus might be
 432                  * using the shared ldt and only signal those.
 433                  */
 434 #ifdef SMP
 435                 smp_rendezvous(NULL, (void (*)(void *))set_user_ldt, NULL, pcb);
 436 #else
 437                 set_user_ldt(pcb);
 438 #endif
 439         }
 440
 441         descs_size = uap->num * sizeof(union descriptor);
 442         descs = (union descriptor *)kmem_alloc(kernel_map, descs_size);
 443         if (descs == NULL)
 444                 return (ENOMEM);
 445         error = copyin(&uap->descs[0], descs, descs_size);
 446         if (error) {
 447                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 448                 return (error);
 449         }
 450         /* Check descriptors for access violations */
 451         error = check_descs(descs, uap->num);
 452         if (error) {
 453                 kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 454                 return (error);
 455         }
 456
 457         /*
 458          * Fill in the actual ldt entries.  Since %fs might point to one of
 459          * these entries a critical section is required to prevent an
 460          * interrupt thread from preempting us, switch back, and faulting
 461          * on the load of %fs due to a half-formed descriptor.
 462          */
 463         crit_enter();
 464         bcopy(descs,
 465                  &((union descriptor *)(pcb_ldt->ldt_base))[uap->start],
 466                 uap->num * sizeof(union descriptor));
 467         *res = uap->start;
 468
 469         crit_exit();
 470         kmem_free(kernel_map, (vm_offset_t)descs, descs_size);
 471         return (0);
 472 }
 473
 474 static int
 475 check_descs(union descriptor *descs, int num)
 476 {
 477         int i;
 478
 479         /* Check descriptors for access violations */
 480         for (i = 0; i < num; i++) {
 481                 union descriptor *dp;
 482                 dp = &descs[i];
 483
 484                 switch (dp->sd.sd_type) {
 485                 case SDT_SYSNULL:       /* system null */
 486                         dp->sd.sd_p = 0;
 487                         break;
 488                 case SDT_SYS286TSS: /* system 286 TSS available */
 489                 case SDT_SYSLDT:    /* system local descriptor table */
 490                 case SDT_SYS286BSY: /* system 286 TSS busy */
 491                 case SDT_SYSTASKGT: /* system task gate */
 492                 case SDT_SYS286IGT: /* system 286 interrupt gate */
 493                 case SDT_SYS286TGT: /* system 286 trap gate */
 494                 case SDT_SYSNULL2:  /* undefined by Intel */
 495                 case SDT_SYS386TSS: /* system 386 TSS available */
 496                 case SDT_SYSNULL3:  /* undefined by Intel */
 497                 case SDT_SYS386BSY: /* system 386 TSS busy */
 498                 case SDT_SYSNULL4:  /* undefined by Intel */
 499                 case SDT_SYS386IGT: /* system 386 interrupt gate */
 500                 case SDT_SYS386TGT: /* system 386 trap gate */
 501                 case SDT_SYS286CGT: /* system 286 call gate */
 502                 case SDT_SYS386CGT: /* system 386 call gate */
 503                         /* I can't think of any reason to allow a user proc
 504                          * to create a segment of these types.  They are
 505                          * for OS use only.
 506                          */
 507                         return EACCES;
 508
 509                 /* memory segment types */
 510                 case SDT_MEMEC:   /* memory execute only conforming */
 511                 case SDT_MEMEAC:  /* memory execute only accessed conforming */
 512                 case SDT_MEMERC:  /* memory execute read conforming */
 513                 case SDT_MEMERAC: /* memory execute read accessed conforming */
 514                         /* Must be "present" if executable and conforming. */
 515                         if (dp->sd.sd_p == 0)
 516                                 return (EACCES);
 517                         break;
 518                 case SDT_MEMRO:   /* memory read only */
 519                 case SDT_MEMROA:  /* memory read only accessed */
 520                 case SDT_MEMRW:   /* memory read write */
 521                 case SDT_MEMRWA:  /* memory read write accessed */
 522                 case SDT_MEMROD:  /* memory read only expand dwn limit */
 523                 case SDT_MEMRODA: /* memory read only expand dwn lim accessed */
 524                 case SDT_MEMRWD:  /* memory read write expand dwn limit */
 525                 case SDT_MEMRWDA: /* memory read write expand dwn lim acessed */
 526                 case SDT_MEME:    /* memory execute only */
 527                 case SDT_MEMEA:   /* memory execute only accessed */
 528                 case SDT_MEMER:   /* memory execute read */
 529                 case SDT_MEMERA:  /* memory execute read accessed */
 530                         break;
 531                 default:
 532                         return(EINVAL);
 533                         /*NOTREACHED*/
 534                 }
 535
 536                 /* Only user (ring-3) descriptors may be present. */
 537                 if ((dp->sd.sd_p != 0) && (dp->sd.sd_dpl != SEL_UPL))
 538                         return (EACCES);
 539         }
 540         return (0);
 541 }