sys/kern/subr_firmware.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2005-2008, Sam Leffler <sam@errno.com>
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  12  *    disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  */
  28
  29 #include <sys/cdefs.h>
  30 __FBSDID("$FreeBSD$");
  31
  32 #include <sys/param.h>
  33 #include <sys/kernel.h>
  34 #include <sys/malloc.h>
  35 #include <sys/queue.h>
  36 #include <sys/taskqueue.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/lock.h>
  39 #include <sys/mutex.h>
  40 #include <sys/errno.h>
  41 #include <sys/linker.h>
  42 #include <sys/firmware.h>
  43 #include <sys/priv.h>
  44 #include <sys/proc.h>
  45 #include <sys/module.h>
  46 #include <sys/eventhandler.h>
  47
  48 #include <sys/filedesc.h>
  49 #include <sys/vnode.h>
  50
  51 /*
  52  * Loadable firmware support. See sys/sys/firmware.h and firmware(9)
  53  * form more details on the subsystem.
  54  *
  55  * 'struct firmware' is the user-visible part of the firmware table.
  56  * Additional internal information is stored in a 'struct priv_fw',
  57  * which embeds the public firmware structure.
  58  */
  59
  60 /*
  61  * fw.name != NULL when an image is registered; file != NULL for
  62  * autoloaded images whose handling has not been completed.
  63  *
  64  * The state of a slot evolves as follows:
  65  *      firmware_register       -->  fw.name = image_name
  66  *      (autoloaded image)      -->  file = module reference
  67  *      firmware_unregister     -->  fw.name = NULL
  68  *      (unloadentry complete)  -->  file = NULL
  69  *
  70  * In order for the above to work, the 'file' field must remain
  71  * unchanged in firmware_unregister().
  72  *
  73  * Images residing in the same module are linked to each other
  74  * through the 'parent' argument of firmware_register().
  75  * One image (typically, one with the same name as the module to let
  76  * the autoloading mechanism work) is considered the parent image for
  77  * all other images in the same module. Children affect the refcount
  78  * on the parent image preventing improper unloading of the image itself.
  79  */
  80
  81 struct priv_fw {
  82         int             refcnt;         /* reference count */
  83         LIST_ENTRY(priv_fw) link;       /* table linkage */
  84
  85         /*
  86          * parent entry, see above. Set on firmware_register(),
  87          * cleared on firmware_unregister().
  88          */
  89         struct priv_fw  *parent;
  90
  91         int             flags;  /* record FIRMWARE_UNLOAD requests */
  92 #define FW_UNLOAD       0x100
  93
  94         /*
  95          * 'file' is private info managed by the autoload/unload code.
  96          * Set at the end of firmware_get(), cleared only in the
  97          * firmware_unload_task, so the latter can depend on its value even
  98          * while the lock is not held.
  99          */
 100         linker_file_t   file;   /* module file, if autoloaded */
 101
 102         /*
 103          * 'fw' is the externally visible image information.
 104          * We do not make it the first field in priv_fw, to avoid the
 105          * temptation of casting pointers to each other.
 106          * Use PRIV_FW(fw) to get a pointer to the cointainer of fw.
 107          * Beware, PRIV_FW does not work for a NULL pointer.
 108          */
 109         struct firmware fw;     /* externally visible information */
 110 };
 111
 112 /*
 113  * PRIV_FW returns the pointer to the container of struct firmware *x.
 114  * Cast to intptr_t to override the 'const' attribute of x
 115  */
 116 #define PRIV_FW(x)      ((struct priv_fw *)             \
 117         ((intptr_t)(x) - offsetof(struct priv_fw, fw)) )
 118
 119 /*
 120  * Global firmware image registry.
 121  */
 122 static LIST_HEAD(, priv_fw) firmware_table;
 123
 124 /*
 125  * Firmware module operations are handled in a separate task as they
 126  * might sleep and they require directory context to do i/o.
 127  */
 128 static struct taskqueue *firmware_tq;
 129 static struct task firmware_unload_task;
 130
 131 /*
 132  * This mutex protects accesses to the firmware table.
 133  */
 134 static struct mtx firmware_mtx;
 135 MTX_SYSINIT(firmware, &firmware_mtx, "firmware table", MTX_DEF);
 136
 137 static MALLOC_DEFINE(M_FIRMWARE, "firmware", "device firmware images");
 138
 139 /*
 140  * Helper function to lookup a name.
 141  * As a side effect, it sets the pointer to a free slot, if any.
 142  * This way we can concentrate most of the registry scanning in
 143  * this function, which makes it easier to replace the registry
 144  * with some other data structure.
 145  */
 146 static struct priv_fw *
 147 lookup(const char *name)
 148 {
 149         struct priv_fw *fp;
 150
 151         mtx_assert(&firmware_mtx, MA_OWNED);
 152
 153         LIST_FOREACH(fp, &firmware_table, link) {
 154                 if (fp->fw.name != NULL && strcasecmp(name, fp->fw.name) == 0)
 155                         break;
 156         }
 157         return (fp);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Register a firmware image with the specified name.  The
 162  * image name must not already be registered.  If this is a
 163  * subimage then parent refers to a previously registered
 164  * image that this should be associated with.
 165  */
 166 const struct firmware *
 167 firmware_register(const char *imagename, const void *data, size_t datasize,
 168     unsigned int version, const struct firmware *parent)
 169 {
 170         struct priv_fw *frp;
 171         char *name;
 172
 173         mtx_lock(&firmware_mtx);
 174         frp = lookup(imagename);
 175         if (frp != NULL) {
 176                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 177                 printf("%s: image %s already registered!\n",
 178                     __func__, imagename);
 179                 return (NULL);
 180         }
 181         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 182
 183         frp = malloc(sizeof(*frp), M_FIRMWARE, M_WAITOK | M_ZERO);
 184         name = strdup(imagename, M_FIRMWARE);
 185
 186         mtx_lock(&firmware_mtx);
 187         if (lookup(imagename) != NULL) {
 188                 /* We lost a race. */
 189                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 190                 free(name, M_FIRMWARE);
 191                 free(frp, M_FIRMWARE);
 192                 return (NULL);
 193         }
 194         frp->fw.name = name;
 195         frp->fw.data = data;
 196         frp->fw.datasize = datasize;
 197         frp->fw.version = version;
 198         if (parent != NULL)
 199                 frp->parent = PRIV_FW(parent);
 200         LIST_INSERT_HEAD(&firmware_table, frp, link);
 201         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 202         if (bootverbose)
 203                 printf("firmware: '%s' version %u: %zu bytes loaded at %p\n",
 204                     imagename, version, datasize, data);
 205         return (&frp->fw);
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Unregister/remove a firmware image.  If there are outstanding
 210  * references an error is returned and the image is not removed
 211  * from the registry.
 212  */
 213 int
 214 firmware_unregister(const char *imagename)
 215 {
 216         struct priv_fw *fp;
 217         int err;
 218
 219         mtx_lock(&firmware_mtx);
 220         fp = lookup(imagename);
 221         if (fp == NULL) {
 222                 /*
 223                  * It is ok for the lookup to fail; this can happen
 224                  * when a module is unloaded on last reference and the
 225                  * module unload handler unregister's each of its
 226                  * firmware images.
 227                  */
 228                 err = 0;
 229         } else if (fp->refcnt != 0) {   /* cannot unregister */
 230                 err = EBUSY;
 231         } else {
 232                 LIST_REMOVE(fp, link);
 233                 free(__DECONST(char *, fp->fw.name), M_FIRMWARE);
 234                 free(fp, M_FIRMWARE);
 235                 err = 0;
 236         }
 237         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 238         return (err);
 239 }
 240
 241 struct fw_loadimage {
 242         const char      *imagename;
 243         uint32_t        flags;
 244 };
 245
 246 static void
 247 loadimage(void *arg, int npending __unused)
 248 {
 249         struct fw_loadimage *fwli = arg;
 250         struct priv_fw *fp;
 251         linker_file_t result;
 252         int error;
 253
 254         error = linker_reference_module(fwli->imagename, NULL, &result);
 255         if (error != 0) {
 256                 if (bootverbose || (fwli->flags & FIRMWARE_GET_NOWARN) == 0)
 257                         printf("%s: could not load firmware image, error %d\n",
 258                             fwli->imagename, error);
 259                 mtx_lock(&firmware_mtx);
 260                 goto done;
 261         }
 262
 263         mtx_lock(&firmware_mtx);
 264         fp = lookup(fwli->imagename);
 265         if (fp == NULL || fp->file != NULL) {
 266                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 267                 if (fp == NULL)
 268                         printf("%s: firmware image loaded, "
 269                             "but did not register\n", fwli->imagename);
 270                 (void) linker_release_module(fwli->imagename, NULL, NULL);
 271                 mtx_lock(&firmware_mtx);
 272                 goto done;
 273         }
 274         fp->file = result;      /* record the module identity */
 275 done:
 276         wakeup_one(arg);
 277         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Lookup and potentially load the specified firmware image.
 282  * If the firmware is not found in the registry, try to load a kernel
 283  * module named as the image name.
 284  * If the firmware is located, a reference is returned. The caller must
 285  * release this reference for the image to be eligible for removal/unload.
 286  */
 287 const struct firmware *
 288 firmware_get_flags(const char *imagename, uint32_t flags)
 289 {
 290         struct task fwload_task;
 291         struct thread *td;
 292         struct priv_fw *fp;
 293
 294         mtx_lock(&firmware_mtx);
 295         fp = lookup(imagename);
 296         if (fp != NULL)
 297                 goto found;
 298         /*
 299          * Image not present, try to load the module holding it.
 300          */
 301         td = curthread;
 302         if (priv_check(td, PRIV_FIRMWARE_LOAD) != 0 ||
 303             securelevel_gt(td->td_ucred, 0) != 0) {
 304                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 305                 printf("%s: insufficient privileges to "
 306                     "load firmware image %s\n", __func__, imagename);
 307                 return NULL;
 308         }
 309         /*
 310          * Defer load to a thread with known context.  linker_reference_module
 311          * may do filesystem i/o which requires root & current dirs, etc.
 312          * Also we must not hold any mtx's over this call which is problematic.
 313          */
 314         if (!cold) {
 315                 struct fw_loadimage fwli;
 316
 317                 fwli.imagename = imagename;
 318                 fwli.flags = flags;
 319                 TASK_INIT(&fwload_task, 0, loadimage, (void *)&fwli);
 320                 taskqueue_enqueue(firmware_tq, &fwload_task);
 321                 PHOLD(curproc);
 322                 msleep((void *)&fwli, &firmware_mtx, 0, "fwload", 0);
 323                 PRELE(curproc);
 324         }
 325         /*
 326          * After attempting to load the module, see if the image is registered.
 327          */
 328         fp = lookup(imagename);
 329         if (fp == NULL) {
 330                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 331                 return NULL;
 332         }
 333 found:                          /* common exit point on success */
 334         if (fp->refcnt == 0 && fp->parent != NULL)
 335                 fp->parent->refcnt++;
 336         fp->refcnt++;
 337         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 338         return &fp->fw;
 339 }
 340
 341 const struct firmware *
 342 firmware_get(const char *imagename)
 343 {
 344
 345         return (firmware_get_flags(imagename, 0));
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Release a reference to a firmware image returned by firmware_get.
 350  * The caller may specify, with the FIRMWARE_UNLOAD flag, its desire
 351  * to release the resource, but the flag is only advisory.
 352  *
 353  * If this is the last reference to the firmware image, and this is an
 354  * autoloaded module, wake up the firmware_unload_task to figure out
 355  * what to do with the associated module.
 356  */
 357 void
 358 firmware_put(const struct firmware *p, int flags)
 359 {
 360         struct priv_fw *fp = PRIV_FW(p);
 361
 362         mtx_lock(&firmware_mtx);
 363         fp->refcnt--;
 364         if (fp->refcnt == 0) {
 365                 if (fp->parent != NULL)
 366                         fp->parent->refcnt--;
 367                 if (flags & FIRMWARE_UNLOAD)
 368                         fp->flags |= FW_UNLOAD;
 369                 if (fp->file)
 370                         taskqueue_enqueue(firmware_tq, &firmware_unload_task);
 371         }
 372         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Setup directory state for the firmware_tq thread so we can do i/o.
 377  */
 378 static void
 379 set_rootvnode(void *arg, int npending)
 380 {
 381
 382         pwd_ensure_dirs();
 383         free(arg, M_TEMP);
 384 }
 385
 386 /*
 387  * Event handler called on mounting of /; bounce a task
 388  * into the task queue thread to setup it's directories.
 389  */
 390 static void
 391 firmware_mountroot(void *arg)
 392 {
 393         struct task *setroot_task;
 394
 395         setroot_task = malloc(sizeof(struct task), M_TEMP, M_NOWAIT);
 396         if (setroot_task != NULL) {
 397                 TASK_INIT(setroot_task, 0, set_rootvnode, setroot_task);
 398                 taskqueue_enqueue(firmware_tq, setroot_task);
 399         } else
 400                 printf("%s: no memory for task!\n", __func__);
 401 }
 402 EVENTHANDLER_DEFINE(mountroot, firmware_mountroot, NULL, 0);
 403
 404 /*
 405  * The body of the task in charge of unloading autoloaded modules
 406  * that are not needed anymore.
 407  * Images can be cross-linked so we may need to make multiple passes,
 408  * but the time we spend in the loop is bounded because we clear entries
 409  * as we touch them.
 410  */
 411 static void
 412 unloadentry(void *unused1, int unused2)
 413 {
 414         struct priv_fw *fp;
 415
 416         mtx_lock(&firmware_mtx);
 417 restart:
 418         LIST_FOREACH(fp, &firmware_table, link) {
 419                 if (fp->file == NULL || fp->refcnt != 0 ||
 420                     (fp->flags & FW_UNLOAD) == 0)
 421                         continue;
 422
 423                 /*
 424                  * Found an entry. Now:
 425                  * 1. make sure we scan the table again
 426                  * 2. clear FW_UNLOAD so we don't try this entry again.
 427                  * 3. release the lock while trying to unload the module.
 428                  */
 429                 fp->flags &= ~FW_UNLOAD;        /* do not try again */
 430
 431                 /*
 432                  * We rely on the module to call firmware_unregister()
 433                  * on unload to actually free the entry.
 434                  */
 435                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 436                 (void)linker_release_module(NULL, NULL, fp->file);
 437                 mtx_lock(&firmware_mtx);
 438
 439                 /*
 440                  * When we dropped the lock, another thread could have
 441                  * removed an element, so we must restart the scan.
 442                  */
 443                 goto restart;
 444         }
 445         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 446 }
 447
 448 /*
 449  * Module glue.
 450  */
 451 static int
 452 firmware_modevent(module_t mod, int type, void *unused)
 453 {
 454         struct priv_fw *fp;
 455         int err;
 456
 457         err = 0;
 458         switch (type) {
 459         case MOD_LOAD:
 460                 TASK_INIT(&firmware_unload_task, 0, unloadentry, NULL);
 461                 firmware_tq = taskqueue_create("taskqueue_firmware", M_WAITOK,
 462                     taskqueue_thread_enqueue, &firmware_tq);
 463                 /* NB: use our own loop routine that sets up context */
 464                 (void) taskqueue_start_threads(&firmware_tq, 1, PWAIT,
 465                     "firmware taskq");
 466                 if (rootvnode != NULL) {
 467                         /*
 468                          * Root is already mounted so we won't get an event;
 469                          * simulate one here.
 470                          */
 471                         firmware_mountroot(NULL);
 472                 }
 473                 break;
 474
 475         case MOD_UNLOAD:
 476                 /* request all autoloaded modules to be released */
 477                 mtx_lock(&firmware_mtx);
 478                 LIST_FOREACH(fp, &firmware_table, link)
 479                         fp->flags |= FW_UNLOAD;
 480                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 481                 taskqueue_enqueue(firmware_tq, &firmware_unload_task);
 482                 taskqueue_drain(firmware_tq, &firmware_unload_task);
 483
 484                 LIST_FOREACH(fp, &firmware_table, link) {
 485                         if (fp->fw.name != NULL) {
 486                                 printf("%s: image %s still active, %d refs\n",
 487                                     __func__, fp->fw.name, fp->refcnt);
 488                                 err = EINVAL;
 489                         }
 490                 }
 491                 if (err == 0)
 492                         taskqueue_free(firmware_tq);
 493                 break;
 494
 495         default:
 496                 err = EOPNOTSUPP;
 497                 break;
 498         }
 499         return (err);
 500 }
 501
 502 static moduledata_t firmware_mod = {
 503         "firmware",
 504         firmware_modevent,
 505         NULL
 506 };
 507 DECLARE_MODULE(firmware, firmware_mod, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_FIRST);
 508 MODULE_VERSION(firmware, 1);