Quelle  via-rng.c   Sprache: C

/*
 * RNG driver for VIA RNGs
 *
 * Copyright 2005 (c) MontaVista Software, Inc.
 *
 * with the majority of the code coming from:
 *
 * Hardware driver for the Intel/AMD/VIA Random Number Generators (RNG)
 * (c) Copyright 2003 Red Hat Inc <jgarzik@redhat.com>
 *
 * derived from
 *
 * Hardware driver for the AMD 768 Random Number Generator (RNG)
 * (c) Copyright 2001 Red Hat Inc
 *
 * derived from
 *
 * Hardware driver for Intel i810 Random Number Generator (RNG)
 * Copyright 2000,2001 Jeff Garzik <jgarzik@pobox.com>
 * Copyright 2000,2001 Philipp Rumpf <prumpf@mandrakesoft.com>
 *
 * This file is licensed under  the terms of the GNU General Public
 * License version 2. This program is licensed "as is" without any
 * warranty of any kind, whether express or implied.
 */

#include <crypto/padlock.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/hw_random.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/cpu_device_id.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/msr.h>
#include <asm/cpufeature.h>
#include <asm/fpu/api.h>




enum {
 VIA_STRFILT_CNT_SHIFT = 16,
 VIA_STRFILT_FAIL = (1 << 15),
 VIA_STRFILT_ENABLE = (1 << 14),
 VIA_RAWBITS_ENABLE = (1 << 13),
 VIA_RNG_ENABLE  = (1 << 6),
 VIA_NOISESRC1  = (1 << 8),
 VIA_NOISESRC2  = (1 << 9),
 VIA_XSTORE_CNT_MASK = 0x0F,

 VIA_RNG_CHUNK_8  = 0x00, /* 64 rand bits, 64 stored bits */
 VIA_RNG_CHUNK_4  = 0x01, /* 32 rand bits, 32 stored bits */
 VIA_RNG_CHUNK_4_MASK = 0xFFFFFFFF,
 VIA_RNG_CHUNK_2  = 0x02, /* 16 rand bits, 32 stored bits */
 VIA_RNG_CHUNK_2_MASK = 0xFFFF,
 VIA_RNG_CHUNK_1  = 0x03, /* 8 rand bits, 32 stored bits */
 VIA_RNG_CHUNK_1_MASK = 0xFF,
};

/*
 * Investigate using the 'rep' prefix to obtain 32 bits of random data
 * in one insn.  The upside is potentially better performance.  The
 * downside is that the instruction becomes no longer atomic.  Due to
 * this, just like familiar issues with /dev/random itself, the worst
 * case of a 'rep xstore' could potentially pause a cpu for an
 * unreasonably long time.  In practice, this condition would likely
 * only occur when the hardware is failing.  (or so we hope :))
 *
 * Another possible performance boost may come from simply buffering
 * until we have 4 bytes, thus returning a u32 at a time,
 * instead of the current u8-at-a-time.
 *
 * Padlock instructions can generate a spurious DNA fault, but the
 * kernel doesn't use CR0.TS, so this doesn't matter.
 */

static inline u32 xstore(u32 *addr, u32 edx_in)
{
 u32 eax_out;

 asm(".byte 0x0F,0xA7,0xC0 /* xstore %%edi (addr=%0) */"
  : "=m" (*addr), "=a" (eax_out), "+d" (edx_in), "+D" (addr));

 return eax_out;
}

static int via_rng_data_present(struct hwrng *rng, int wait)
{
 char buf[16 + PADLOCK_ALIGNMENT - STACK_ALIGN] __attribute__
  ((aligned(STACK_ALIGN)));
 u32 *via_rng_datum = (u32 *)PTR_ALIGN(&buf[0], PADLOCK_ALIGNMENT);
 u32 bytes_out;
 int i;

 /* We choose the recommended 1-byte-per-instruction RNG rate,
 * for greater randomness at the expense of speed.  Larger
 * values 2, 4, or 8 bytes-per-instruction yield greater
 * speed at lesser randomness.
 *
 * If you change this to another VIA_CHUNK_n, you must also
 * change the ->n_bytes values in rng_vendor_ops[] tables.
 * VIA_CHUNK_8 requires further code changes.
 *
 * A copy of MSR_VIA_RNG is placed in eax_out when xstore
 * completes.
 */

 for (i = 0; i < 20; i++) {
  *via_rng_datum = 0; /* paranoia, not really necessary */
  bytes_out = xstore(via_rng_datum, VIA_RNG_CHUNK_1);
  bytes_out &= VIA_XSTORE_CNT_MASK;
  if (bytes_out || !wait)
   break;
  udelay(10);
 }
 rng->priv = *via_rng_datum;
 return bytes_out ? 1 : 0;
}

static int via_rng_data_read(struct hwrng *rng, u32 *data)
{
 u32 via_rng_datum = (u32)rng->priv;

 *data = via_rng_datum;

 return 1;
}

static int via_rng_init(struct hwrng *rng)
{
 struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 u32 lo, hi, old_lo;

 /* VIA Nano CPUs don't have the MSR_VIA_RNG anymore.  The RNG
 * is always enabled if CPUID rng_en is set.  There is no
 * RNG configuration like it used to be the case in this
 * register */
 if (((c->x86 == 6) && (c->x86_model >= 0x0f))  || (c->x86 > 6)){
  if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_XSTORE_EN)) {
   pr_err(PFX "can't enable hardware RNG "
    "if XSTORE is not enabled\n");
   return -ENODEV;
  }
  return 0;
 }

 /* Control the RNG via MSR.  Tread lightly and pay very close
 * attention to values written, as the reserved fields
 * are documented to be "undefined and unpredictable"; but it
 * does not say to write them as zero, so I make a guess that
 * we restore the values we find in the register.
 */
 rdmsr(MSR_VIA_RNG, lo, hi);

 old_lo = lo;
 lo &= ~(0x7f << VIA_STRFILT_CNT_SHIFT);
 lo &= ~VIA_XSTORE_CNT_MASK;
 lo &= ~(VIA_STRFILT_ENABLE | VIA_STRFILT_FAIL | VIA_RAWBITS_ENABLE);
 lo |= VIA_RNG_ENABLE;
 lo |= VIA_NOISESRC1;

 /* Enable secondary noise source on CPUs where it is present. */

 /* Nehemiah stepping 8 and higher */
 if ((c->x86_model == 9) && (c->x86_stepping > 7))
  lo |= VIA_NOISESRC2;

 /* Esther */
 if (c->x86_model >= 10)
  lo |= VIA_NOISESRC2;

 if (lo != old_lo)
  wrmsr(MSR_VIA_RNG, lo, hi);

 /* perhaps-unnecessary sanity check; remove after testing if
   unneeded */
 rdmsr(MSR_VIA_RNG, lo, hi);
 if ((lo & VIA_RNG_ENABLE) == 0) {
  pr_err(PFX "cannot enable VIA C3 RNG, aborting\n");
  return -ENODEV;
 }

 return 0;
}


static struct hwrng via_rng = {
 .name  = "via",
 .init  = via_rng_init,
 .data_present = via_rng_data_present,
 .data_read = via_rng_data_read,
};


static int __init via_rng_mod_init(void)
{
 int err;

 if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_XSTORE))
  return -ENODEV;

 pr_info("VIA RNG detected\n");
 err = hwrng_register(&via_rng);
 if (err) {
  pr_err(PFX "RNG registering failed (%d)\n",
         err);
  goto out;
 }
out:
 return err;
}
module_init(via_rng_mod_init);

static void __exit via_rng_mod_exit(void)
{
 hwrng_unregister(&via_rng);
}
module_exit(via_rng_mod_exit);

static struct x86_cpu_id __maybe_unused via_rng_cpu_id[] = {
 X86_MATCH_FEATURE(X86_FEATURE_XSTORE, NULL),
 {}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, via_rng_cpu_id);

MODULE_DESCRIPTION("H/W RNG driver for VIA CPU with PadLock");
MODULE_LICENSE("GPL");