sys/kern/subr_firmware.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2005-2008, Sam Leffler <sam@errno.com>
   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 unmodified, this list of conditions, and the following
  10  *    disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/kernel.h>
  32 #include <sys/malloc.h>
  33 #include <sys/queue.h>
  34 #include <sys/taskqueue.h>
  35 #include <sys/systm.h>
  36 #include <sys/lock.h>
  37 #include <sys/mutex.h>
  38 #include <sys/errno.h>
  39 #include <sys/linker.h>
  40 #include <sys/firmware.h>
  41 #include <sys/priv.h>
  42 #include <sys/proc.h>
  43 #include <sys/module.h>
  44 #include <sys/eventhandler.h>
  45
  46 #include <sys/filedesc.h>
  47 #include <sys/vnode.h>
  48
  49 /*
  50  * Loadable firmware support. See sys/sys/firmware.h and firmware(9)
  51  * form more details on the subsystem.
  52  *
  53  * 'struct firmware' is the user-visible part of the firmware table.
  54  * Additional internal information is stored in a 'struct priv_fw'
  55  * (currently a static array). A slot is in use if FW_INUSE is true:
  56  */
  57
  58 #define FW_INUSE(p)     ((p)->file != NULL || (p)->fw.name != NULL)
  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
  84         /*
  85          * parent entry, see above. Set on firmware_register(),
  86          * cleared on firmware_unregister().
  87          */
  88         struct priv_fw  *parent;
  89
  90         int             flags;  /* record FIRMWARE_UNLOAD requests */
  91 #define FW_UNLOAD       0x100
  92
  93         /*
  94          * 'file' is private info managed by the autoload/unload code.
  95          * Set at the end of firmware_get(), cleared only in the
  96          * firmware_unload_task, so the latter can depend on its value even
  97          * while the lock is not held.
  98          */
  99         linker_file_t   file;   /* module file, if autoloaded */
 100
 101         /*
 102          * 'fw' is the externally visible image information.
 103          * We do not make it the first field in priv_fw, to avoid the
 104          * temptation of casting pointers to each other.
 105          * Use PRIV_FW(fw) to get a pointer to the cointainer of fw.
 106          * Beware, PRIV_FW does not work for a NULL pointer.
 107          */
 108         struct firmware fw;     /* externally visible information */
 109 };
 110
 111 /*
 112  * PRIV_FW returns the pointer to the container of struct firmware *x.
 113  * Cast to intptr_t to override the 'const' attribute of x
 114  */
 115 #define PRIV_FW(x)      ((struct priv_fw *)             \
 116         ((intptr_t)(x) - offsetof(struct priv_fw, fw)) )
 117
 118 /*
 119  * At the moment we use a static array as backing store for the registry.
 120  * Should we move to a dynamic structure, keep in mind that we cannot
 121  * reallocate the array because pointers are held externally.
 122  * A list may work, though.
 123  */
 124 #define FIRMWARE_MAX    30
 125 static struct priv_fw firmware_table[FIRMWARE_MAX];
 126
 127 /*
 128  * Firmware module operations are handled in a separate task as they
 129  * might sleep and they require directory context to do i/o.
 130  */
 131 static struct taskqueue *firmware_tq;
 132 static struct task firmware_unload_task;
 133
 134 /*
 135  * This mutex protects accesses to the firmware table.
 136  */
 137 static struct mtx firmware_mtx;
 138 MTX_SYSINIT(firmware, &firmware_mtx, "firmware table", MTX_DEF);
 139
 140 /*
 141  * Helper function to lookup a name.
 142  * As a side effect, it sets the pointer to a free slot, if any.
 143  * This way we can concentrate most of the registry scanning in
 144  * this function, which makes it easier to replace the registry
 145  * with some other data structure.
 146  */
 147 static struct priv_fw *
 148 lookup(const char *name, struct priv_fw **empty_slot)
 149 {
 150         struct priv_fw *fp = NULL;
 151         struct priv_fw *dummy;
 152         int i;
 153
 154         if (empty_slot == NULL)
 155                 empty_slot = &dummy;
 156         *empty_slot = NULL;
 157         for (i = 0; i < FIRMWARE_MAX; i++) {
 158                 fp = &firmware_table[i];
 159                 if (fp->fw.name != NULL && strcasecmp(name, fp->fw.name) == 0)
 160                         break;
 161                 else if (!FW_INUSE(fp))
 162                         *empty_slot = fp;
 163         }
 164         return (i < FIRMWARE_MAX ) ? fp : NULL;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Register a firmware image with the specified name.  The
 169  * image name must not already be registered.  If this is a
 170  * subimage then parent refers to a previously registered
 171  * image that this should be associated with.
 172  */
 173 const struct firmware *
 174 firmware_register(const char *imagename, const void *data, size_t datasize,
 175     unsigned int version, const struct firmware *parent)
 176 {
 177         struct priv_fw *match, *frp;
 178
 179         mtx_lock(&firmware_mtx);
 180         /*
 181          * Do a lookup to make sure the name is unique or find a free slot.
 182          */
 183         match = lookup(imagename, &frp);
 184         if (match != NULL) {
 185                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 186                 printf("%s: image %s already registered!\n",
 187                         __func__, imagename);
 188                 return NULL;
 189         }
 190         if (frp == NULL) {
 191                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 192                 printf("%s: cannot register image %s, firmware table full!\n",
 193                     __func__, imagename);
 194                 return NULL;
 195         }
 196         bzero(frp, sizeof(frp));        /* start from a clean record */
 197         frp->fw.name = imagename;
 198         frp->fw.data = data;
 199         frp->fw.datasize = datasize;
 200         frp->fw.version = version;
 201         if (parent != NULL) {
 202                 frp->parent = PRIV_FW(parent);
 203                 frp->parent->refcnt++;
 204         }
 205         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 206         if (bootverbose)
 207                 printf("firmware: '%s' version %u: %zu bytes loaded at %p\n",
 208                     imagename, version, datasize, data);
 209         return &frp->fw;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Unregister/remove a firmware image.  If there are outstanding
 214  * references an error is returned and the image is not removed
 215  * from the registry.
 216  */
 217 int
 218 firmware_unregister(const char *imagename)
 219 {
 220         struct priv_fw *fp;
 221         int err;
 222
 223         mtx_lock(&firmware_mtx);
 224         fp = lookup(imagename, NULL);
 225         if (fp == NULL) {
 226                 /*
 227                  * It is ok for the lookup to fail; this can happen
 228                  * when a module is unloaded on last reference and the
 229                  * module unload handler unregister's each of it's
 230                  * firmware images.
 231                  */
 232                 err = 0;
 233         } else if (fp->refcnt != 0) {   /* cannot unregister */
 234                 err = EBUSY;
 235         }  else {
 236                 linker_file_t x = fp->file;     /* save value */
 237
 238                 if (fp->parent != NULL) /* release parent reference */
 239                         fp->parent->refcnt--;
 240                 /*
 241                  * Clear the whole entry with bzero to make sure we
 242                  * do not forget anything. Then restore 'file' which is
 243                  * non-null for autoloaded images.
 244                  */
 245                 bzero(fp, sizeof(struct priv_fw));
 246                 fp->file = x;
 247                 err = 0;
 248         }
 249         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 250         return err;
 251 }
 252
 253 static void
 254 loadimage(void *arg, int npending)
 255 {
 256         struct thread *td = curthread;
 257         char *imagename = arg;
 258         struct priv_fw *fp;
 259         linker_file_t result;
 260         int error;
 261
 262         /* synchronize with the thread that dispatched us */
 263         mtx_lock(&firmware_mtx);
 264         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 265
 266         if (td->td_proc->p_fd->fd_rdir == NULL) {
 267                 printf("%s: root not mounted yet, no way to load image\n",
 268                     imagename);
 269                 goto done;
 270         }
 271         error = linker_reference_module(imagename, NULL, &result);
 272         if (error != 0) {
 273                 printf("%s: could not load firmware image, error %d\n",
 274                     imagename, error);
 275                 goto done;
 276         }
 277
 278         mtx_lock(&firmware_mtx);
 279         fp = lookup(imagename, NULL);
 280         if (fp == NULL || fp->file != NULL) {
 281                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 282                 if (fp == NULL)
 283                         printf("%s: firmware image loaded, "
 284                             "but did not register\n", imagename);
 285                 (void) linker_release_module(imagename, NULL, NULL);
 286                 goto done;
 287         }
 288         fp->file = result;      /* record the module identity */
 289         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 290 done:
 291         wakeup_one(imagename);          /* we're done */
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Lookup and potentially load the specified firmware image.
 296  * If the firmware is not found in the registry, try to load a kernel
 297  * module named as the image name.
 298  * If the firmware is located, a reference is returned. The caller must
 299  * release this reference for the image to be eligible for removal/unload.
 300  */
 301 const struct firmware *
 302 firmware_get(const char *imagename)
 303 {
 304         struct task fwload_task;
 305         struct thread *td;
 306         struct priv_fw *fp;
 307
 308         mtx_lock(&firmware_mtx);
 309         fp = lookup(imagename, NULL);
 310         if (fp != NULL)
 311                 goto found;
 312         /*
 313          * Image not present, try to load the module holding it.
 314          */
 315         td = curthread;
 316         if (priv_check(td, PRIV_FIRMWARE_LOAD) != 0 ||
 317             securelevel_gt(td->td_ucred, 0) != 0) {
 318                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 319                 printf("%s: insufficient privileges to "
 320                     "load firmware image %s\n", __func__, imagename);
 321                 return NULL;
 322         }
 323         /*
 324          * Defer load to a thread with known context.  linker_reference_module
 325          * may do filesystem i/o which requires root & current dirs, etc.
 326          * Also we must not hold any mtx's over this call which is problematic.
 327          */
 328         TASK_INIT(&fwload_task, 0, loadimage, __DECONST(void *, imagename));
 329         taskqueue_enqueue(firmware_tq, &fwload_task);
 330         msleep(__DECONST(void *, imagename), &firmware_mtx, 0, "fwload", 0);
 331         /*
 332          * After attempting to load the module, see if the image is registered.
 333          */
 334         fp = lookup(imagename, NULL);
 335         if (fp == NULL) {
 336                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 337                 return NULL;
 338         }
 339 found:                          /* common exit point on success */
 340         fp->refcnt++;
 341         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 342         return &fp->fw;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Release a reference to a firmware image returned by firmware_get.
 347  * The caller may specify, with the FIRMWARE_UNLOAD flag, its desire
 348  * to release the resource, but the flag is only advisory.
 349  *
 350  * If this is the last reference to the firmware image, and this is an
 351  * autoloaded module, wake up the firmware_unload_task to figure out
 352  * what to do with the associated module.
 353  */
 354 void
 355 firmware_put(const struct firmware *p, int flags)
 356 {
 357         struct priv_fw *fp = PRIV_FW(p);
 358
 359         mtx_lock(&firmware_mtx);
 360         fp->refcnt--;
 361         if (fp->refcnt == 0) {
 362                 if (flags & FIRMWARE_UNLOAD)
 363                         fp->flags |= FW_UNLOAD;
 364                 if (fp->file)
 365                         taskqueue_enqueue(firmware_tq, &firmware_unload_task);
 366         }
 367         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * Setup directory state for the firmware_tq thread so we can do i/o.
 372  */
 373 static void
 374 set_rootvnode(void *arg, int npending)
 375 {
 376         struct thread *td = curthread;
 377         struct proc *p = td->td_proc;
 378
 379         FILEDESC_XLOCK(p->p_fd);
 380         if (p->p_fd->fd_cdir == NULL) {
 381                 p->p_fd->fd_cdir = rootvnode;
 382                 VREF(rootvnode);
 383         }
 384         if (p->p_fd->fd_rdir == NULL) {
 385                 p->p_fd->fd_rdir = rootvnode;
 386                 VREF(rootvnode);
 387         }
 388         FILEDESC_XUNLOCK(p->p_fd);
 389
 390         free(arg, M_TEMP);
 391 }
 392
 393 /*
 394  * Event handler called on mounting of /; bounce a task
 395  * into the task queue thread to setup it's directories.
 396  */
 397 static void
 398 firmware_mountroot(void *arg)
 399 {
 400         struct task *setroot_task;
 401
 402         setroot_task = malloc(sizeof(struct task), M_TEMP, M_NOWAIT);
 403         if (setroot_task != NULL) {
 404                 TASK_INIT(setroot_task, 0, set_rootvnode, setroot_task);
 405                 taskqueue_enqueue(firmware_tq, setroot_task);
 406         } else
 407                 printf("%s: no memory for task!\n", __func__);
 408 }
 409 EVENTHANDLER_DEFINE(mountroot, firmware_mountroot, NULL, 0);
 410
 411 /*
 412  * The body of the task in charge of unloading autoloaded modules
 413  * that are not needed anymore.
 414  * Images can be cross-linked so we may need to make multiple passes,
 415  * but the time we spend in the loop is bounded because we clear entries
 416  * as we touch them.
 417  */
 418 static void
 419 unloadentry(void *unused1, int unused2)
 420 {
 421         int limit = FIRMWARE_MAX;
 422         int i;  /* current cycle */
 423
 424         mtx_lock(&firmware_mtx);
 425         /*
 426          * Scan the table. limit is set to make sure we make another
 427          * full sweep after matching an entry that requires unloading.
 428          */
 429         for (i = 0; i < limit; i++) {
 430                 struct priv_fw *fp;
 431                 int err;
 432
 433                 fp = &firmware_table[i % FIRMWARE_MAX];
 434                 if (fp->fw.name == NULL || fp->file == NULL ||
 435                     fp->refcnt != 0 || (fp->flags & FW_UNLOAD) == 0)
 436                         continue;
 437
 438                 /*
 439                  * Found an entry. Now:
 440                  * 1. bump up limit to make sure we make another full round;
 441                  * 2. clear FW_UNLOAD so we don't try this entry again.
 442                  * 3. release the lock while trying to unload the module.
 443                  * 'file' remains set so that the entry cannot be reused
 444                  * in the meantime (it also means that fp->file will
 445                  * not change while we release the lock).
 446                  */
 447                 limit = i + FIRMWARE_MAX;       /* make another full round */
 448                 fp->flags &= ~FW_UNLOAD;        /* do not try again */
 449
 450                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 451                 err = linker_release_module(NULL, NULL, fp->file);
 452                 mtx_lock(&firmware_mtx);
 453
 454                 /*
 455                  * We rely on the module to call firmware_unregister()
 456                  * on unload to actually release the entry.
 457                  * If err = 0 we can drop our reference as the system
 458                  * accepted it. Otherwise unloading failed (e.g. the
 459                  * module itself gave an error) so our reference is
 460                  * still valid.
 461                  */
 462                 if (err == 0)
 463                         fp->file = NULL;
 464         }
 465         mtx_unlock(&firmware_mtx);
 466 }
 467
 468 /*
 469  * Module glue.
 470  */
 471 static int
 472 firmware_modevent(module_t mod, int type, void *unused)
 473 {
 474         struct priv_fw *fp;
 475         int i, err;
 476
 477         switch (type) {
 478         case MOD_LOAD:
 479                 TASK_INIT(&firmware_unload_task, 0, unloadentry, NULL);
 480                 firmware_tq = taskqueue_create("taskqueue_firmware", M_WAITOK,
 481                     taskqueue_thread_enqueue, &firmware_tq);
 482                 /* NB: use our own loop routine that sets up context */
 483                 (void) taskqueue_start_threads(&firmware_tq, 1, PWAIT,
 484                     "firmware taskq");
 485                 if (rootvnode != NULL) {
 486                         /*
 487                          * Root is already mounted so we won't get an event;
 488                          * simulate one here.
 489                          */
 490                         firmware_mountroot(NULL);
 491                 }
 492                 return 0;
 493
 494         case MOD_UNLOAD:
 495                 /* request all autoloaded modules to be released */
 496                 mtx_lock(&firmware_mtx);
 497                 for (i = 0; i < FIRMWARE_MAX; i++) {
 498                         fp = &firmware_table[i];
 499                         fp->flags |= FW_UNLOAD;;
 500                 }
 501                 mtx_unlock(&firmware_mtx);
 502                 taskqueue_enqueue(firmware_tq, &firmware_unload_task);
 503                 taskqueue_drain(firmware_tq, &firmware_unload_task);
 504                 err = 0;
 505                 for (i = 0; i < FIRMWARE_MAX; i++) {
 506                         fp = &firmware_table[i];
 507                         if (fp->fw.name != NULL) {
 508                                 printf("%s: image %p ref %d still active slot %d\n",
 509                                         __func__, fp->fw.name,
 510                                         fp->refcnt,  i);
 511                                 err = EINVAL;
 512                         }
 513                 }
 514                 if (err == 0)
 515                         taskqueue_free(firmware_tq);
 516                 return err;
 517         }
 518         return EINVAL;
 519 }
 520
 521 static moduledata_t firmware_mod = {
 522         "firmware",
 523         firmware_modevent,
 524         0
 525 };
 526 DECLARE_MODULE(firmware, firmware_mod, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_FIRST);
 527 MODULE_VERSION(firmware, 1);