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.


Fixed nested paging to work again, minor change to configuration syntax of shadow...
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_shadow_paging.c
index 57fade1..6d6cfec 100644 (file)
+/* 
+ * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
+ * by the V3VEE Project with funding from the United States National 
+ * Science Foundation and the Department of Energy.  
+ *
+ * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
+ * and the University of New Mexico.  You can find out more at 
+ * http://www.v3vee.org
+ *
+ * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu> 
+ * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org> 
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
+ *
+ * This is free software.  You are permitted to use,
+ * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
+ */
+
+
 #include <palacios/vmm_shadow_paging.h>
 
 
 #include <palacios/vmm.h>
 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
+#include <palacios/vmm_decoder.h>
+#include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
 
-extern struct vmm_os_hooks * os_hooks;
+#include <palacios/vmm_hashtable.h>
+
+#include <palacios/vmm_direct_paging.h>
+
+
+
+
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+#include <palacios/vmm_telemetry.h>
+#endif
+
+#ifdef CONFIG_SYMBIOTIC_SWAP
+#include <palacios/vmm_sym_swap.h>
+#endif
+
+#ifndef CONFIG_DEBUG_SHADOW_PAGING
+#undef PrintDebug
+#define PrintDebug(fmt, args...)
+#endif
 
 
-int init_shadow_page_state(struct shadow_page_state * state) {
-  state->guest_mode = PDE32;
-  state->shadow_mode = PDE32;
-  
-  state->guest_cr3 = 0;
-  state->shadow_cr3 = 0;
 
-  return 0;
+static struct hashtable * master_shdw_pg_table = NULL;
+
+static uint_t shdw_pg_hash_fn(addr_t key) {
+    char * name = (char *)key;
+    return v3_hash_buffer((uint8_t *)name, strlen(name));
 }
 
-int handle_shadow_pagefault(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
-  if (info->cpu_mode == PROTECTED_PG) {
-    return handle_shadow_pagefault32(info, fault_addr, error_code);
-  } else {
-    return -1;
-  }
+static int shdw_pg_eq_fn(addr_t key1, addr_t key2) {
+    char * name1 = (char *)key1;
+    char * name2 = (char *)key2;
+
+    return (strcmp(name1, name2) == 0);
 }
 
 
-int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
-  pde32_t * guest_pde = NULL;
-  pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
-  addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+int V3_init_shdw_paging() {
+    extern struct v3_shdw_pg_impl * __start__v3_shdw_pg_impls[];
+    extern struct v3_shdw_pg_impl * __stop__v3_shdw_pg_impls[];
+    struct v3_shdw_pg_impl ** tmp_impl = __start__v3_shdw_pg_impls;
+    int i = 0;
 
-  if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pde) == -1) {
-    return -1;
-  }
+    master_shdw_pg_table = v3_create_htable(0, shdw_pg_hash_fn, shdw_pg_eq_fn);
 
-  if (error_code.present == 0) {
-    // Faulted because page was not present...
-    if (shadow_pde[PDE32_INDEX(fault_addr)].present) {
-      
-      
-    } else {
-      return -1;
-    }    
-  }
-
-  // Checks:
-  // Shadow PDE
-  // Guest PDE
-  // Shadow PTE
-  // Guest PTE
-  // Mem Map
-  
-  return -1;
+
+    while (tmp_impl != __stop__v3_shdw_pg_impls) {
+       V3_Print("Registering Shadow Paging Impl (%s)\n", (*tmp_impl)->name);
+
+       if (v3_htable_search(master_shdw_pg_table, (addr_t)((*tmp_impl)->name))) {
+           PrintError("Multiple instances of shadow paging impl (%s)\n", (*tmp_impl)->name);
+           return -1;
+       }
+
+       if (v3_htable_insert(master_shdw_pg_table, 
+                            (addr_t)((*tmp_impl)->name),
+                            (addr_t)(*tmp_impl)) == 0) {
+           PrintError("Could not register shadow paging impl (%s)\n", (*tmp_impl)->name);
+           return -1;
+       }
+
+       tmp_impl = &(__start__v3_shdw_pg_impls[++i]);
+    }
+
+    return 0;
 }
 
 
-addr_t create_new_shadow_pt32(struct guest_info * info) {
-  void * host_pde = 0;
 
-  V3_AllocPages(host_pde, 1);
-  memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
+/*** 
+ ***  There be dragons
+ ***/
+
 
-  return (addr_t)host_pde;
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+static void telemetry_cb(struct v3_vm_info * vm, void * private_data, char * hdr) {
+    int i = 0;
+    for (i = 0; i < vm->num_cores; i++) {
+       struct guest_info * core = &(vm->cores[i]);
+
+       V3_Print("%s Guest Page faults: %d\n", hdr, core->shdw_pg_state.guest_faults);
+    }
 }
+#endif
 
 
 
+int v3_init_shdw_pg_state(struct guest_info * core) {
+    struct v3_shdw_pg_state * state = &(core->shdw_pg_state);
+    struct v3_shdw_pg_impl * impl = core->vm_info->shdw_impl.current_impl;
+  
+
+    state->guest_cr3 = 0;
+    state->guest_cr0 = 0;
+    state->guest_efer.value = 0x0LL;
+
+
+    if (impl->local_init(core) == -1) {
+       PrintError("Error in Shadow paging local initialization (%s)\n", impl->name);
+       return -1;
+    }
 
-addr_t setup_shadow_pt32(struct guest_info * info, addr_t virt_cr3) {
-  addr_t cr3_guest_addr = CR3_TO_PDE32(virt_cr3);
-  pde32_t * guest_pde;
-  pde32_t * host_pde = NULL;
-  int i;
+
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+    v3_add_telemetry_cb(core->vm_info, telemetry_cb, NULL);
+#endif
   
-  // Setup up guest_pde to point to the PageDir in host addr
-  if (guest_pa_to_host_va(info, cr3_guest_addr, (addr_t*)&guest_pde) == -1) {
     return 0;
-  }
-  
-  V3_AllocPages(host_pde, 1);
-  memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
+}
 
-  for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
-    if (guest_pde[i].present == 1) {
-      addr_t pt_host_addr;
-      addr_t host_pte;
 
-      if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR(guest_pde[i]), &pt_host_addr) == -1) {
-       return 0;
-      }
 
-      if ((host_pte = setup_shadow_pte32(info, pt_host_addr)) == 0) {
+int v3_init_shdw_impl(struct v3_vm_info * vm) {
+    struct v3_shdw_impl_state * impl_state = &(vm->shdw_impl);
+    v3_cfg_tree_t * pg_cfg = v3_cfg_subtree(vm->cfg_data->cfg, "paging");
+    char * pg_type = v3_cfg_val(vm->cfg_data->cfg, "paging");
+    char * pg_mode = v3_cfg_val(pg_cfg, "mode");
+    struct v3_shdw_pg_impl * impl = NULL;
+   
+    PrintDebug("Checking if shadow paging requested.\n");
+    if (pg_type && (strcasecmp(pg_type, "nested") == 0)) {
+       PrintDebug("Nested paging specified - not initializing shadow paging.\n");
        return 0;
-      }
+    }
+       
+    V3_Print("Initialization of Shadow Paging implementation\n");
+
+    impl = (struct v3_shdw_pg_impl *)v3_htable_search(master_shdw_pg_table, (addr_t)pg_mode);
+
+    if (impl == NULL) {
+       PrintError("Could not find shadow paging impl (%s)\n", pg_mode);
+       return -1;
+    }
+   
+    impl_state->current_impl = impl;
 
-      host_pde[i].present = 1;
-      host_pde[i].pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(host_pte);
+    if (impl->init(vm, pg_cfg) == -1) {
+       PrintError("Could not initialize Shadow paging implemenation (%s)\n", impl->name);
+       return -1;
+    }
+
+    
+
+
+    return 0;
+}
+
+
+// Reads the guest CR3 register
+// creates new shadow page tables
+// updates the shadow CR3 register to point to the new pts
+int v3_activate_shadow_pt(struct guest_info * core) {
+    struct v3_shdw_impl_state * state = &(core->vm_info->shdw_impl);
+    struct v3_shdw_pg_impl * impl = state->current_impl;
+    return impl->activate_shdw_pt(core);
+}
+
+
+
+// This must flush any caches
+// and reset the cr3 value to the correct value
+int v3_invalidate_shadow_pts(struct guest_info * core) {
+    struct v3_shdw_impl_state * state = &(core->vm_info->shdw_impl);
+    struct v3_shdw_pg_impl * impl = state->current_impl;
+    return impl->invalidate_shdw_pt(core);
+}
+
+
+int v3_handle_shadow_pagefault(struct guest_info * core, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
+  
+    if (v3_get_vm_mem_mode(core) == PHYSICAL_MEM) {
+       // If paging is not turned on we need to handle the special cases
+       return v3_handle_passthrough_pagefault(core, fault_addr, error_code);
+    } else if (v3_get_vm_mem_mode(core) == VIRTUAL_MEM) {
+       struct v3_shdw_impl_state * state = &(core->vm_info->shdw_impl);
+       struct v3_shdw_pg_impl * impl = state->current_impl;
+
+       return impl->handle_pagefault(core, fault_addr, error_code);
+    } else {
+       PrintError("Invalid Memory mode\n");
+       return -1;
+    }
+}
 
-      //
-      // Set Page DIR flags
-      //
+
+int v3_handle_shadow_invlpg(struct guest_info * core) {
+    uchar_t instr[15];
+    struct x86_instr dec_instr;
+    int ret = 0;
+    addr_t vaddr = 0;
+
+    if (v3_get_vm_mem_mode(core) != VIRTUAL_MEM) {
+       // Paging must be turned on...
+       // should handle with some sort of fault I think
+       PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
+       return -1;
+    }
+
+    if (v3_get_vm_mem_mode(core) == PHYSICAL_MEM) { 
+       ret = v3_read_gpa_memory(core, get_addr_linear(core, core->rip, &(core->segments.cs)), 15, instr);
+    } else { 
+       ret = v3_read_gva_memory(core, get_addr_linear(core, core->rip, &(core->segments.cs)), 15, instr);
+    }
+
+    if (ret == -1) {
+       PrintError("Could not read instruction into buffer\n");
+       return -1;
+    }
+
+    if (v3_decode(core, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+       PrintError("Decoding Error\n");
+       return -1;
+    }
+  
+    if ((dec_instr.op_type != V3_OP_INVLPG) || 
+       (dec_instr.num_operands != 1) ||
+       (dec_instr.dst_operand.type != MEM_OPERAND)) {
+       PrintError("Decoder Error: Not a valid INVLPG instruction...\n");
+       return -1;
     }
-  }
 
-  PrintDebugPageTables(host_pde);
+    vaddr = dec_instr.dst_operand.operand;
 
-  return (addr_t)host_pde;
+    core->rip += dec_instr.instr_length;
+
+    {
+       struct v3_shdw_impl_state * state = &(core->vm_info->shdw_impl);
+       struct v3_shdw_pg_impl * impl = state->current_impl;
+
+       return impl->handle_invlpg(core, vaddr);
+    }
 }
 
 
 
-addr_t setup_shadow_pte32(struct guest_info * info, addr_t pt_host_addr) {
-  pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)pt_host_addr;
-  pte32_t * host_pte = NULL;
-  int i;
 
-  V3_AllocPages(host_pte, 1);
-  memset(host_pte, 0, PAGE_SIZE);
 
-  for (i = 0; i < MAX_PTE32_ENTRIES; i++) {
-    if (guest_pte[i].present == 1) {
-      addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR(guest_pte[i]);
-      shadow_mem_type_t page_type;
-      addr_t host_pa = 0;
 
-      page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
+int v3_inject_guest_pf(struct guest_info * core, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
+    core->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
 
-      if (page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
-       host_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
-      } else {
-       
-       //
-       // Setup various memory types
-       //
-      }
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+    core->shdw_pg_state.guest_faults++;
+#endif
 
-      host_pte[i].page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(host_pa);
-      host_pte[i].present = 1;
+    return v3_raise_exception_with_error(core, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
+}
+
+
+int v3_is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access) {
+    /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
+       If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_
+       the reason for the fault was that the page is not present in the shadow,
+       _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate
+       a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
+       _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
+
+       whew...
+    */
+    if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
+       // Guest Access Error
+
+       if ((shadow_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
+           (guest_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT)) {
+           // aka (guest permission error)
+           return 1;
+       }
+
+       /*
+         if ((shadow_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
+         (guest_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT)) {
+         // Page tables completely blank, handle guest first
+         return 1;
+         }
+       */
+
+       if (guest_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
+           // Page tables completely blank, handle guest first
+           return 1;
+       }
+       
+       // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
     }
-  }
 
-  return (addr_t)host_pte;
+    return 0;
 }