Palacios Public Git Repository

To checkout Palacios execute

  git clone http://v3vee.org/palacios/palacios.web/palacios.git
This will give you the master branch. You probably want the devel branch or one of the release branches. To switch to the devel branch, simply execute
  cd palacios
  git checkout --track -b devel origin/devel
The other branches are similar.


added segmentation helper
[palacios.git] / palacios / include / geekos / vmm_emulate.h
index 2e87a75..dcead40 100644 (file)
@@ -1,12 +1,72 @@
 #ifndef __VMM_EMULATE_H
 #define __VMM_EMULATE_H
+#include <geekos/vm_guest.h>
 
 
-/* JRL: Most of this was taken from the Xen sources... 
+/*
+ * This is where we do the hideous X86 instruction parsing among other things
+ * We can parse out the instruction prefixes, as well as decode the operands 
+ *
+ * Before we begin I'd just like to say a few words to those that made this possible...
+ *
+ *
+ *                                  _____
+ *                                 ||   ||
+ *                                 |\___/|
+ *                                 |     |
+ *                                 |     |
+ *                                 |     |
+ *                                 |     |
+ *                                 |     |
+ *                                 |     |
+ *                            _____|<--->|_____
+ *                        ___/     |     |      \
+ *                      /    |     |     |     | \
+ *                      |    |     |     |     |  |
+ *                      |    |     |     |     |  |
+ *                      |                      |  |
+ *                      |                      |  |
+ *                      |    Fuck You Intel!     /
+ *                      |                       /
+ *                       \                    /
+ *                        \                  /
+ *                         |                 |
+ *                         |                 |
+ *
+ * That is all.
  *
  */
 
 
+/* JRL: Some of this was taken from the Xen sources... 
+ *
+ */
+
+#define PACKED __attribute__((packed))
+
+#define MODRM_MOD(x) ((x >> 6) & 0x3)
+#define MODRM_REG(x) ((x >> 3) & 0x7)
+#define MODRM_RM(x)  (x & 0x7)
+
+struct modrm_byte {
+  uint_t rm   :   3 PACKED;
+  uint_t reg  :   3 PACKED;
+  uint_t mod  :   2 PACKED;
+};
+
+
+#define SIB_BASE(x) ((x >> 6) & 0x3)
+#define SIB_INDEX(x) ((x >> 3) & 0x7)
+#define SIB_SCALE(x) (x & 0x7)
+
+struct sib_byte {
+  uint_t base     :   3 PACKED;
+  uint_t index    :   3 PACKED;
+  uint_t scale    :   2 PACKED;
+};
+
+
+
 #define MAKE_INSTR(nm, ...) static const uchar_t OPCODE_##nm[] = { __VA_ARGS__ }
 
 /* 
@@ -47,6 +107,23 @@ MAKE_INSTR(LMSW,   3, 0x0f, 0x01, 0x00);
 MAKE_INSTR(SMSW,   3, 0x0f, 0x01, 0x00);
 
 
+static const uchar_t PREFIX_LOCK = 0xF0;
+static const uchar_t PREFIX_REPNE = 0xF2;
+static const uchar_t PREFIX_REPNZ = 0xF2;
+static const uchar_t PREFIX_REP = 0xF3;
+static const uchar_t PREFIX_REPE = 0xF3;
+static const uchar_t PREFIX_REPZ = 0xF3;
+static const uchar_t PREFIX_CS_OVERRIDE = 0x2E;
+static const uchar_t PREFIX_SS_OVERRIDE = 0x36;
+static const uchar_t PREFIX_DS_OVERRIDE = 0x3E;
+static const uchar_t PREFIX_ES_OVERRIDE = 0x26;
+static const uchar_t PREFIX_FS_OVERRIDE = 0x64;
+static const uchar_t PREFIX_GS_OVERRIDE = 0x65;
+static const uchar_t PREFIX_BR_NOT_TAKEN = 0x2E;
+static const uchar_t PREFIX_BR_TAKEN = 0x3E;
+static const uchar_t PREFIX_OP_SIZE = 0x66;
+static const uchar_t PREFIX_ADDR_SIZE = 0x67;
+
 
 static inline int is_prefix_byte(char byte) {
   switch (byte) {
@@ -73,6 +150,338 @@ static inline int is_prefix_byte(char byte) {
 
 
 
+static inline addr_t get_addr_linear(struct guest_info * info, addr_t addr, addr_t seg_base) {
+  switch (info->cpu_mode) {
+  case REAL:
+    return addr + (seg_base << 4);
+    break;
+  case PROTECTED:
+  case PROTECTED_PG:
+    return addr + seg_base;
+    break;
+  default:
+    return 0;
+  }
+}
+
+
+typedef enum {INVALID_ADDR_TYPE, REG, DISP0, DISP8, DISP16, DISP32} modrm_mode_t;
+typedef enum {INVALID_REG_SIZE, REG64, REG32, REG16, REG8} reg_size_t;
+typedef enum {INVALID_OPERAND, REG_OPERAND, MEM_OPERAND} operand_type_t;
+
+struct guest_gprs;
+
+static inline addr_t decode_register(struct guest_gprs * gprs, char reg_code, reg_size_t reg_size) {
+  addr_t reg_addr;
+
+  switch (reg_code) {
+  case 0:
+    reg_addr = (addr_t)&(gprs->rax);
+    break;
+  case 1:
+    reg_addr = (addr_t)&(gprs->rcx);
+    break;
+  case 2:
+    reg_addr = (addr_t)&(gprs->rdx);
+    break;
+  case 3:
+    reg_addr = (addr_t)&(gprs->rbx);
+    break;
+  case 4:
+    if (reg_size == REG8) {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rax) + 1;
+    } else {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rsp);
+    }
+    break;
+  case 5:
+    if (reg_size == REG8) {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rcx) + 1;
+    } else {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rbp);
+    }
+    break;
+  case 6:
+    if (reg_size == REG8) {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rdx) + 1;
+    } else {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rsi);
+    }
+    break;
+  case 7:
+    if (reg_size == REG8) {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rbx) + 1;
+    } else {
+      reg_addr = (addr_t)&(gprs->rdi);
+    }
+    break;
+  default:
+    reg_addr = 0;
+    break;
+  }
+
+  return reg_addr;
+}
+
+
+
+static inline operand_type_t decode_operands16(struct guest_gprs * gprs, // input/output
+                                              char * modrm_instr,       // input
+                                              int * offset,             // output
+                                              addr_t * first_operand,   // output
+                                              addr_t * second_operand,  // output
+                                              reg_size_t reg_size) {    // input
+  
+  struct modrm_byte * modrm = (struct modrm_byte *)modrm_instr;
+  addr_t base_addr = 0;
+  modrm_mode_t mod_mode = 0;
+  operand_type_t addr_type = INVALID_OPERAND;
+  char * instr_cursor = modrm_instr;
+
+  PrintDebug("ModRM mod=%d\n", modrm->mod);
+
+  instr_cursor += 1;
+
+  if (modrm->mod == 3) {
+    mod_mode = REG;
+    addr_type = REG_OPERAND;
+    PrintDebug("first operand = Register (RM=%d)\n",modrm->rm);
+
+    *first_operand = decode_register(gprs, modrm->rm, reg_size);
+
+  } else {
+
+    addr_type = MEM_OPERAND;
+
+    if (modrm->mod == 0) {
+      mod_mode = DISP0;
+    } else if (modrm->mod == 1) {
+      mod_mode = DISP8;
+    } else if (modrm->mod == 2) {
+      mod_mode = DISP16;
+    }
+
+    switch (modrm->rm) {
+    case 0:
+      base_addr = gprs->rbx + gprs->rsi;
+      break;
+    case 1:
+      base_addr = gprs->rbx + gprs->rdi;
+      break;
+    case 2:
+      base_addr = gprs->rbp + gprs->rsi;
+      break;
+    case 3:
+      base_addr = gprs->rbp + gprs->rdi;
+      break;
+    case 4:
+      base_addr = gprs->rsi;
+      break;
+    case 5:
+      base_addr = gprs->rdi;
+      break;
+    case 6:
+      if (modrm->mod == 0) {
+       base_addr = 0;
+       mod_mode = DISP16;
+      } else {
+       base_addr = gprs->rbp;
+      }
+      break;
+    case 7:
+      base_addr = gprs->rbx;
+      break;
+    }
+
+
+
+    if (mod_mode == DISP8) {
+      base_addr += (uchar_t)*(instr_cursor);
+      instr_cursor += 1;
+    } else if (mod_mode == DISP16) {
+      base_addr += (ushort_t)*(instr_cursor);
+      instr_cursor += 2;
+    }
+    
+    *first_operand = base_addr;
+  }
+
+  *offset +=  (instr_cursor - modrm_instr);
+  *second_operand = decode_register(gprs, modrm->reg, reg_size);
+
+  return addr_type;
+}
+
+
+
+static inline operand_type_t decode_operands32(struct guest_gprs * gprs, // input/output
+                                              char * modrm_instr,       // input
+                                              int * offset,             // output
+                                              addr_t * first_operand,   // output
+                                              addr_t * second_operand,  // output
+                                              reg_size_t reg_size) {    // input
+  
+  char * instr_cursor = modrm_instr;
+  struct modrm_byte * modrm = (struct modrm_byte *)modrm_instr;
+  addr_t base_addr = 0;
+  modrm_mode_t mod_mode = 0;
+  uint_t has_sib_byte = 0;
+  operand_type_t addr_type = INVALID_OPERAND;
+
+
+
+  instr_cursor += 1;
+
+  if (modrm->mod == 3) {
+    mod_mode = REG;
+    addr_type = REG_OPERAND;
+    
+    PrintDebug("first operand = Register (RM=%d)\n",modrm->rm);
+
+    *first_operand = decode_register(gprs, modrm->rm, reg_size);
+
+  } else {
+
+    addr_type = MEM_OPERAND;
+
+    if (modrm->mod == 0) {
+      mod_mode = DISP0;
+    } else if (modrm->mod == 1) {
+      mod_mode = DISP8;
+    } else if (modrm->mod == 2) {
+      mod_mode = DISP32;
+    }
+    
+    switch (modrm->rm) {
+    case 0:
+      base_addr = gprs->rax;
+      break;
+    case 1:
+      base_addr = gprs->rcx;
+      break;
+    case 2:
+      base_addr = gprs->rdx;
+      break;
+    case 3:
+      base_addr = gprs->rbx;
+      break;
+    case 4:
+      has_sib_byte = 1;
+      break;
+    case 5:
+      if (modrm->mod == 0) {
+       base_addr = 0;
+       mod_mode = DISP32;
+      } else {
+       base_addr = gprs->rbp;
+      }
+      break;
+    case 6:
+      base_addr = gprs->rsi;
+      break;
+    case 7:
+      base_addr = gprs->rdi;
+      break;
+    }
+
+    if (has_sib_byte) {
+      instr_cursor += 1;
+      struct sib_byte * sib = (struct sib_byte *)(instr_cursor);
+      int scale = 1;
+
+      instr_cursor += 1;
+
+
+      if (sib->scale == 1) {
+       scale = 2;
+      } else if (sib->scale == 2) {
+       scale = 4;
+      } else if (sib->scale == 3) {
+       scale = 8;
+      }
+
+
+      switch (sib->index) {
+      case 0:
+       base_addr = gprs->rax;
+       break;
+      case 1:
+       base_addr = gprs->rcx;
+       break;
+      case 2:
+       base_addr = gprs->rdx;
+       break;
+      case 3:
+       base_addr = gprs->rbx;
+       break;
+      case 4:
+       base_addr = 0;
+       break;
+      case 5:
+       base_addr = gprs->rbp;
+       break;
+      case 6:
+       base_addr = gprs->rsi;
+       break;
+      case 7:
+       base_addr = gprs->rdi;
+       break;
+      }
+
+      base_addr *= scale;
+
+
+      switch (sib->base) {
+      case 0:
+       base_addr += gprs->rax;
+       break;
+      case 1:
+       base_addr += gprs->rcx;
+       break;
+      case 2:
+       base_addr += gprs->rdx;
+       break;
+      case 3:
+       base_addr += gprs->rbx;
+       break;
+      case 4:
+       base_addr += gprs->rsp;
+       break;
+      case 5:
+       if (modrm->mod != 0) {
+         base_addr += gprs->rbp;
+       }
+       break;
+      case 6:
+       base_addr += gprs->rsi;
+       break;
+      case 7:
+       base_addr += gprs->rdi;
+       break;
+      }
+
+    } 
+
+
+    if (mod_mode == DISP8) {
+      base_addr += (uchar_t)*(instr_cursor);
+      instr_cursor += 1;
+    } else if (mod_mode == DISP32) {
+      base_addr += (uint_t)*(instr_cursor);
+      instr_cursor += 4;
+    }
+    
+
+    *first_operand = base_addr;
+  }
+
+  *offset += (instr_cursor - modrm_instr);
+
+  *second_operand = decode_register(gprs, modrm->reg, reg_size);
+
+  return addr_type;
+}
+