sys/i386/i386/mem.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
   3  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990 The Regents of the University of California.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   7  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
   8  * Science Department, and code derived from software contributed to
   9  * Berkeley by William Jolitz.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by the University of
  22  *      California, Berkeley and its contributors.
  23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  *      from: Utah $Hdr: mem.c 1.13 89/10/08$
  40  *      from: @(#)mem.c 7.2 (Berkeley) 5/9/91
  41  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/mem.c,v 1.79.2.9 2003/01/04 22:58:01 njl Exp $
  42  * $DragonFly: src/sys/i386/i386/Attic/mem.c,v 1.5 2003/07/04 05:57:25 dillon Exp $
  43  */
  44
  45 /*
  46  * Memory special file
  47  */
  48
  49 #include <sys/param.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/buf.h>
  52 #include <sys/conf.h>
  53 #include <sys/fcntl.h>
  54 #include <sys/filio.h>
  55 #include <sys/ioccom.h>
  56 #include <sys/kernel.h>
  57 #include <sys/malloc.h>
  58 #include <sys/memrange.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/random.h>
  61 #include <sys/signalvar.h>
  62 #include <sys/uio.h>
  63 #include <sys/vnode.h>
  64
  65 #include <machine/frame.h>
  66 #include <machine/psl.h>
  67 #include <machine/specialreg.h>
  68 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  69
  70 #include <vm/vm.h>
  71 #include <vm/pmap.h>
  72 #include <vm/vm_extern.h>
  73
  74
  75 static  d_open_t        mmopen;
  76 static  d_close_t       mmclose;
  77 static  d_read_t        mmrw;
  78 static  d_ioctl_t       mmioctl;
  79 static  d_mmap_t        memmmap;
  80 static  d_poll_t        mmpoll;
  81
  82 #define CDEV_MAJOR 2
  83 static struct cdevsw mem_cdevsw = {
  84         /* open */      mmopen,
  85         /* close */     mmclose,
  86         /* read */      mmrw,
  87         /* write */     mmrw,
  88         /* ioctl */     mmioctl,
  89         /* poll */      mmpoll,
  90         /* mmap */      memmmap,
  91         /* strategy */  nostrategy,
  92         /* name */      "mem",
  93         /* maj */       CDEV_MAJOR,
  94         /* dump */      nodump,
  95         /* psize */     nopsize,
  96         /* flags */     D_MEM,
  97         /* bmaj */      -1
  98 };
  99
 100 static int rand_bolt;
 101 static caddr_t  zbuf;
 102
 103 MALLOC_DEFINE(M_MEMDESC, "memdesc", "memory range descriptors");
 104 static int mem_ioctl __P((dev_t, u_long, caddr_t, int, struct thread *));
 105 static int random_ioctl __P((dev_t, u_long, caddr_t, int, struct thread *));
 106
 107 struct mem_range_softc mem_range_softc;
 108
 109
 110 static int
 111 mmclose(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
 112 {
 113         struct proc *p = td->td_proc;
 114
 115         switch (minor(dev)) {
 116         case 14:
 117                 p->p_md.md_regs->tf_eflags &= ~PSL_IOPL;
 118                 break;
 119         default:
 120                 break;
 121         }
 122         return (0);
 123 }
 124
 125 static int
 126 mmopen(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
 127 {
 128         int error;
 129         struct proc *p = td->td_proc;
 130
 131         switch (minor(dev)) {
 132         case 0:
 133         case 1:
 134                 if ((flags & FWRITE) && securelevel > 0)
 135                         return (EPERM);
 136                 break;
 137         case 14:
 138                 error = suser(td);
 139                 if (error != 0)
 140                         return (error);
 141                 if (securelevel > 0)
 142                         return (EPERM);
 143                 p->p_md.md_regs->tf_eflags |= PSL_IOPL;
 144                 break;
 145         default:
 146                 break;
 147         }
 148         return (0);
 149 }
 150
 151 static int
 152 mmrw(dev, uio, flags)
 153         dev_t dev;
 154         struct uio *uio;
 155         int flags;
 156 {
 157         register int o;
 158         register u_int c, v;
 159         u_int poolsize;
 160         register struct iovec *iov;
 161         int error = 0;
 162         caddr_t buf = NULL;
 163
 164         while (uio->uio_resid > 0 && error == 0) {
 165                 iov = uio->uio_iov;
 166                 if (iov->iov_len == 0) {
 167                         uio->uio_iov++;
 168                         uio->uio_iovcnt--;
 169                         if (uio->uio_iovcnt < 0)
 170                                 panic("mmrw");
 171                         continue;
 172                 }
 173                 switch (minor(dev)) {
 174
 175 /* minor device 0 is physical memory */
 176                 case 0:
 177                         v = uio->uio_offset;
 178                         v &= ~PAGE_MASK;
 179                         pmap_kenter((vm_offset_t)ptvmmap, v);
 180                         o = (int)uio->uio_offset & PAGE_MASK;
 181                         c = (u_int)(PAGE_SIZE - ((int)iov->iov_base & PAGE_MASK));
 182                         c = min(c, (u_int)(PAGE_SIZE - o));
 183                         c = min(c, (u_int)iov->iov_len);
 184                         error = uiomove((caddr_t)&ptvmmap[o], (int)c, uio);
 185                         pmap_kremove((vm_offset_t)ptvmmap);
 186                         continue;
 187
 188 /* minor device 1 is kernel memory */
 189                 case 1: {
 190                         vm_offset_t addr, eaddr;
 191                         c = iov->iov_len;
 192
 193                         /*
 194                          * Make sure that all of the pages are currently resident so
 195                          * that we don't create any zero-fill pages.
 196                          */
 197                         addr = trunc_page(uio->uio_offset);
 198                         eaddr = round_page(uio->uio_offset + c);
 199
 200                         if (addr < (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0))
 201                                 return EFAULT;
 202                         if (eaddr >= (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0))
 203                                 return EFAULT;
 204                         for (; addr < eaddr; addr += PAGE_SIZE)
 205                                 if (pmap_extract(kernel_pmap, addr) == 0)
 206                                         return EFAULT;
 207
 208                         if (!kernacc((caddr_t)(int)uio->uio_offset, c,
 209                             uio->uio_rw == UIO_READ ?
 210                             VM_PROT_READ : VM_PROT_WRITE))
 211                                 return (EFAULT);
 212                         error = uiomove((caddr_t)(int)uio->uio_offset, (int)c, uio);
 213                         continue;
 214                 }
 215
 216 /* minor device 2 is EOF/RATHOLE */
 217                 case 2:
 218                         if (uio->uio_rw == UIO_READ)
 219                                 return (0);
 220                         c = iov->iov_len;
 221                         break;
 222
 223 /* minor device 3 (/dev/random) is source of filth on read, rathole on write */
 224                 case 3:
 225                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
 226                                 c = iov->iov_len;
 227                                 break;
 228                         }
 229                         if (buf == NULL)
 230                                 buf = (caddr_t)
 231                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
 232                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
 233                         poolsize = read_random(buf, c);
 234                         if (poolsize == 0) {
 235                                 if (buf)
 236                                         free(buf, M_TEMP);
 237                                 if ((flags & IO_NDELAY) != 0)
 238                                         return (EWOULDBLOCK);
 239                                 return (0);
 240                         }
 241                         c = min(c, poolsize);
 242                         error = uiomove(buf, (int)c, uio);
 243                         continue;
 244
 245 /* minor device 4 (/dev/urandom) is source of muck on read, rathole on write */
 246                 case 4:
 247                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
 248                                 c = iov->iov_len;
 249                                 break;
 250                         }
 251                         if (CURSIG(curproc) != 0) {
 252                                 /*
 253                                  * Use tsleep() to get the error code right.
 254                                  * It should return immediately.
 255                                  */
 256                                 error = tsleep(&rand_bolt,
 257                                     PZERO | PCATCH, "urand", 1);
 258                                 if (error != 0 && error != EWOULDBLOCK)
 259                                         continue;
 260                         }
 261                         if (buf == NULL)
 262                                 buf = (caddr_t)
 263                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
 264                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
 265                         poolsize = read_random_unlimited(buf, c);
 266                         c = min(c, poolsize);
 267                         error = uiomove(buf, (int)c, uio);
 268                         continue;
 269
 270 /* minor device 12 (/dev/zero) is source of nulls on read, rathole on write */
 271                 case 12:
 272                         if (uio->uio_rw == UIO_WRITE) {
 273                                 c = iov->iov_len;
 274                                 break;
 275                         }
 276                         if (zbuf == NULL) {
 277                                 zbuf = (caddr_t)
 278                                     malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
 279                                 bzero(zbuf, PAGE_SIZE);
 280                         }
 281                         c = min(iov->iov_len, PAGE_SIZE);
 282                         error = uiomove(zbuf, (int)c, uio);
 283                         continue;
 284
 285                 default:
 286                         return (ENODEV);
 287                 }
 288                 if (error)
 289                         break;
 290                 iov->iov_base += c;
 291                 iov->iov_len -= c;
 292                 uio->uio_offset += c;
 293                 uio->uio_resid -= c;
 294         }
 295         if (buf)
 296                 free(buf, M_TEMP);
 297         return (error);
 298 }
 299
 300
 301
 302
 303 /*******************************************************\
 304 * allow user processes to MMAP some memory sections     *
 305 * instead of going through read/write                   *
 306 \*******************************************************/
 307 static int
 308 memmmap(dev_t dev, vm_offset_t offset, int nprot)
 309 {
 310         switch (minor(dev))
 311         {
 312
 313 /* minor device 0 is physical memory */
 314         case 0:
 315                 return i386_btop(offset);
 316
 317 /* minor device 1 is kernel memory */
 318         case 1:
 319                 return i386_btop(vtophys(offset));
 320
 321         default:
 322                 return -1;
 323         }
 324 }
 325
 326 static int
 327 mmioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
 328 {
 329
 330         switch (minor(dev)) {
 331         case 0:
 332                 return mem_ioctl(dev, cmd, data, flags, td);
 333         case 3:
 334         case 4:
 335                 return random_ioctl(dev, cmd, data, flags, td);
 336         }
 337         return (ENODEV);
 338 }
 339
 340 /*
 341  * Operations for changing memory attributes.
 342  *
 343  * This is basically just an ioctl shim for mem_range_attr_get
 344  * and mem_range_attr_set.
 345  */
 346 static int
 347 mem_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
 348 {
 349         int nd, error = 0;
 350         struct mem_range_op *mo = (struct mem_range_op *)data;
 351         struct mem_range_desc *md;
 352
 353         /* is this for us? */
 354         if ((cmd != MEMRANGE_GET) &&
 355             (cmd != MEMRANGE_SET))
 356                 return (ENOTTY);
 357
 358         /* any chance we can handle this? */
 359         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
 360                 return (EOPNOTSUPP);
 361
 362         /* do we have any descriptors? */
 363         if (mem_range_softc.mr_ndesc == 0)
 364                 return (ENXIO);
 365
 366         switch (cmd) {
 367         case MEMRANGE_GET:
 368                 nd = imin(mo->mo_arg[0], mem_range_softc.mr_ndesc);
 369                 if (nd > 0) {
 370                         md = (struct mem_range_desc *)
 371                                 malloc(nd * sizeof(struct mem_range_desc),
 372                                        M_MEMDESC, M_WAITOK);
 373                         error = mem_range_attr_get(md, &nd);
 374                         if (!error)
 375                                 error = copyout(md, mo->mo_desc,
 376                                         nd * sizeof(struct mem_range_desc));
 377                         free(md, M_MEMDESC);
 378                 } else {
 379                         nd = mem_range_softc.mr_ndesc;
 380                 }
 381                 mo->mo_arg[0] = nd;
 382                 break;
 383
 384         case MEMRANGE_SET:
 385                 md = (struct mem_range_desc *)malloc(sizeof(struct mem_range_desc),
 386                                                     M_MEMDESC, M_WAITOK);
 387                 error = copyin(mo->mo_desc, md, sizeof(struct mem_range_desc));
 388                 /* clamp description string */
 389                 md->mr_owner[sizeof(md->mr_owner) - 1] = 0;
 390                 if (error == 0)
 391                         error = mem_range_attr_set(md, &mo->mo_arg[0]);
 392                 free(md, M_MEMDESC);
 393                 break;
 394         }
 395         return (error);
 396 }
 397
 398 /*
 399  * Implementation-neutral, kernel-callable functions for manipulating
 400  * memory range attributes.
 401  */
 402 int
 403 mem_range_attr_get(mrd, arg)
 404         struct mem_range_desc *mrd;
 405         int *arg;
 406 {
 407         /* can we handle this? */
 408         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
 409                 return (EOPNOTSUPP);
 410
 411         if (*arg == 0) {
 412                 *arg = mem_range_softc.mr_ndesc;
 413         } else {
 414                 bcopy(mem_range_softc.mr_desc, mrd, (*arg) * sizeof(struct mem_range_desc));
 415         }
 416         return (0);
 417 }
 418
 419 int
 420 mem_range_attr_set(mrd, arg)
 421         struct mem_range_desc *mrd;
 422         int *arg;
 423 {
 424         /* can we handle this? */
 425         if (mem_range_softc.mr_op == NULL)
 426                 return (EOPNOTSUPP);
 427
 428         return (mem_range_softc.mr_op->set(&mem_range_softc, mrd, arg));
 429 }
 430
 431 #ifdef SMP
 432 void
 433 mem_range_AP_init(void)
 434 {
 435         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
 436                 return (mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc));
 437 }
 438 #endif
 439
 440 static int
 441 random_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t data, int flags, struct thread *td)
 442 {
 443         static intrmask_t interrupt_allowed;
 444         intrmask_t interrupt_mask;
 445         int error, intr;
 446
 447         /*
 448          * We're the random or urandom device.  The only ioctls are for
 449          * selecting and inspecting which interrupts are used in the muck
 450          * gathering business and the fcntl() stuff.
 451          */
 452         if (cmd != MEM_SETIRQ && cmd != MEM_CLEARIRQ && cmd != MEM_RETURNIRQ
 453                 && cmd != FIONBIO && cmd != FIOASYNC)
 454                 return (ENOTTY);
 455
 456         /*
 457          * XXX the data is 16-bit due to a historical botch, so we use
 458          * magic 16's instead of ICU_LEN and can't support 24 interrupts
 459          * under SMP.
 460          * Even inspecting the state is privileged, since it gives a hint
 461          * about how easily the randomness might be guessed.
 462          */
 463         intr = *(int16_t *)data;
 464         interrupt_mask = 1 << intr;
 465         switch (cmd) {
 466         /* Really handled in upper layer */
 467         case FIOASYNC:
 468         case FIONBIO:
 469                 break;
 470         case MEM_SETIRQ:
 471                 error = suser(td);
 472                 if (error != 0)
 473                         return (error);
 474                 if (intr < 0 || intr >= 16)
 475                         return (EINVAL);
 476                 if (interrupt_allowed & interrupt_mask)
 477                         break;
 478                 interrupt_allowed |= interrupt_mask;
 479                 register_randintr(intr);
 480                 break;
 481         case MEM_CLEARIRQ:
 482                 error = suser(td);
 483                 if (error != 0)
 484                         return (error);
 485                 if (intr < 0 || intr >= 16)
 486                         return (EINVAL);
 487                 if (!(interrupt_allowed & interrupt_mask))
 488                         break;
 489                 interrupt_allowed &= ~interrupt_mask;
 490                 unregister_randintr(intr);
 491                 break;
 492         case MEM_RETURNIRQ:
 493                 error = suser(td);
 494                 if (error != 0)
 495                         return (error);
 496                 *(u_int16_t *)data = interrupt_allowed;
 497                 break;
 498         }
 499         return (0);
 500 }
 501
 502 int
 503 mmpoll(dev_t dev, int events, struct thread *td)
 504 {
 505         switch (minor(dev)) {
 506         case 3:         /* /dev/random */
 507                 return random_poll(dev, events, td);
 508         case 4:         /* /dev/urandom */
 509         default:
 510                 return seltrue(dev, events, td);
 511         }
 512 }
 513
 514 int
 515 iszerodev(dev)
 516         dev_t dev;
 517 {
 518         return ((major(dev) == mem_cdevsw.d_maj)
 519           && minor(dev) == 12);
 520 }
 521
 522 static void
 523 mem_drvinit(void *unused)
 524 {
 525
 526         /* Initialise memory range handling */
 527         if (mem_range_softc.mr_op != NULL)
 528                 mem_range_softc.mr_op->init(&mem_range_softc);
 529
 530         make_dev(&mem_cdevsw, 0, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "mem");
 531         make_dev(&mem_cdevsw, 1, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "kmem");
 532         make_dev(&mem_cdevsw, 2, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "null");
 533         make_dev(&mem_cdevsw, 3, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "random");
 534         make_dev(&mem_cdevsw, 4, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0644, "urandom");
 535         make_dev(&mem_cdevsw, 12, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0666, "zero");
 536         make_dev(&mem_cdevsw, 14, UID_ROOT, GID_WHEEL, 0600, "io");
 537 }
 538
 539 SYSINIT(memdev,SI_SUB_DRIVERS,SI_ORDER_MIDDLE+CDEV_MAJOR,mem_drvinit,NULL)
 540