palacios/include/palacios/vmm_decoder.h

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  12  * All rights reserved.
  13  *
  14  * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  15  *
  16  * This is free software.  You are permitted to use,
  17  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  18  */
  19
  20 #ifndef __VMM_DECODER_H
  21 #define __VMM_DECODER_H
  22
  23 #ifdef __V3VEE__
  24
  25 #include <palacios/vm_guest.h>
  26 #include <palacios/vmm.h>
  27
  28
  29 typedef enum { V3_INVALID_OP,
  30                V3_OP_MOVCR2, V3_OP_MOV2CR, V3_OP_SMSW, V3_OP_LMSW, V3_OP_CLTS,
  31                V3_OP_INVLPG,
  32                V3_OP_ADC, V3_OP_ADD, V3_OP_AND, V3_OP_OR, V3_OP_XOR, V3_OP_SUB,
  33                V3_OP_INC, V3_OP_DEC, V3_OP_NEG, V3_OP_MOV, V3_OP_NOT, V3_OP_XCHG,
  34                V3_OP_SETB, V3_OP_SETBE, V3_OP_SETL, V3_OP_SETLE, V3_OP_SETNB,
  35                V3_OP_SETNBE, V3_OP_SETNL, V3_OP_SETNLE, V3_OP_SETNO, V3_OP_SETNP,
  36                V3_OP_SETNS, V3_OP_SETNZ, V3_OP_SETO, V3_OP_SETP, V3_OP_SETS,
  37                V3_OP_SETZ, V3_OP_MOVS, V3_OP_STOS, V3_OP_MOVZX, V3_OP_MOVSX, V3_OP_INT } v3_op_type_t;
  38
  39
  40 typedef enum {INVALID_OPERAND, REG_OPERAND, MEM_OPERAND, IMM_OPERAND} v3_operand_type_t;
  41
  42 struct x86_operand {
  43     addr_t operand;
  44     uint_t size;
  45     v3_operand_type_t type;
  46     uint8_t read : 1;   // This operand value will be read by the instruction
  47     uint8_t write : 1;  // This operand value will be written to by the instruction
  48 } __attribute__((packed));
  49
  50 struct x86_prefixes {
  51     union {
  52         uint32_t val;
  53
  54         struct {
  55             uint_t lock   : 1;  // 0xF0
  56             uint_t repne  : 1;  // 0xF2
  57             uint_t repnz  : 1;  // 0xF2
  58             uint_t rep    : 1;  // 0xF3
  59             uint_t repe   : 1;  // 0xF3
  60             uint_t repz   : 1;  // 0xF3
  61             uint_t cs_override : 1;  // 0x2E
  62             uint_t ss_override : 1;  // 0x36
  63             uint_t ds_override : 1;  // 0x3E
  64             uint_t es_override : 1;  // 0x26
  65             uint_t fs_override : 1;  // 0x64
  66             uint_t gs_override : 1;  // 0x65
  67             uint_t br_not_taken : 1;  // 0x2E
  68             uint_t br_taken   : 1;  // 0x3E
  69             uint_t op_size     : 1;  // 0x66
  70             uint_t addr_size   : 1;  // 0x67
  71
  72             uint_t rex   : 1;
  73
  74             uint_t rex_rm        : 1;  // REX.B
  75             uint_t rex_sib_idx   : 1;  // REX.X
  76             uint_t rex_reg       : 1;  // REX.R
  77             uint_t rex_op_size   : 1;  // REX.W
  78         } __attribute__((packed));
  79     } __attribute__((packed));
  80 } __attribute__((packed));
  81
  82
  83 struct x86_instr {
  84     struct x86_prefixes prefixes;
  85     uint8_t instr_length;
  86     v3_op_type_t op_type;
  87     uint_t num_operands;
  88     struct x86_operand dst_operand;
  89     struct x86_operand src_operand;
  90     struct x86_operand third_operand;
  91     addr_t str_op_length;
  92     addr_t is_str_op;
  93 };
  94
  95
  96 /************************/
  97 /* EXTERNAL DECODER API */
  98 /************************/
  99 /*
 100    This is an External API definition that must be implemented by a decoder
 101 */
 102
 103
 104 /*
 105  * Initializes a decoder
 106  */
 107 int v3_init_decoder(struct guest_info * core);
 108 int v3_deinit_decoder(struct guest_info * core);
 109
 110 /*
 111  * Decodes an instruction
 112  * All addresses in arguments are in the host address space
 113  * instr_ptr is the host address of the instruction
 114  * IMPORTANT: make sure the instr_ptr is in contiguous host memory
 115  *   ie. Copy it to a buffer before the call
 116  */
 117 int v3_decode(struct guest_info * info, addr_t instr_ptr, struct x86_instr * instr);
 118
 119 /*
 120  * Encodes an instruction
 121  * All addresses in arguments are in the host address space
 122  * The instruction is encoded from the struct, and copied into a 15 byte host buffer
 123  * referenced by instr_buf
 124  * any unused bytes at the end of instr_buf will be filled with nops
 125  * IMPORTANT: instr_buf must be allocated and 15 bytes long
 126  */
 127 int v3_encode(struct guest_info * info, struct x86_instr * instr, uint8_t * instr_buf);
 128
 129
 130
 131 /* Removes a rep prefix in place */
 132 void v3_strip_rep_prefix(uint8_t * instr, int length);
 133 uint8_t v3_get_prefixes(uint8_t * instr, struct x86_prefixes * prefixes);
 134
 135
 136 void v3_print_instr(struct x86_instr * instr);
 137
 138
 139 #define PREFIX_LOCK         0xF0
 140 #define PREFIX_REPNE        0xF2
 141 #define PREFIX_REPNZ        0xF2
 142 #define PREFIX_REP          0xF3
 143 #define PREFIX_REPE         0xF3
 144 #define PREFIX_REPZ         0xF3
 145 #define PREFIX_CS_OVERRIDE  0x2E
 146 #define PREFIX_SS_OVERRIDE  0x36
 147 #define PREFIX_DS_OVERRIDE  0x3E
 148 #define PREFIX_ES_OVERRIDE  0x26
 149 #define PREFIX_FS_OVERRIDE  0x64
 150 #define PREFIX_GS_OVERRIDE  0x65
 151 #define PREFIX_BR_NOT_TAKEN 0x2E
 152 #define PREFIX_BR_TAKEN     0x3E
 153 #define PREFIX_OP_SIZE      0x66
 154 #define PREFIX_ADDR_SIZE    0x67
 155
 156
 157
 158
 159 static inline int is_prefix_byte(uchar_t byte) {
 160     switch (byte) {
 161         case 0xF0:      // lock
 162         case 0xF2:      // REPNE/REPNZ
 163         case 0xF3:      // REP or REPE/REPZ
 164         case 0x2E:      // CS override or Branch hint not taken (with Jcc instrs)
 165         case 0x36:      // SS override
 166         case 0x3E:      // DS override or Branch hint taken (with Jcc instrs)
 167         case 0x26:      // ES override
 168         case 0x64:      // FS override
 169         case 0x65:      // GS override
 170             //case 0x2E:      // branch not taken hint
 171             //  case 0x3E:      // branch taken hint
 172         case 0x66:      // operand size override
 173         case 0x67:      // address size override
 174             return 1;
 175             break;
 176         default:
 177             return 0;
 178             break;
 179     }
 180 }
 181
 182
 183 static inline v3_reg_t get_gpr_mask(struct guest_info * info) {
 184     switch (info->cpu_mode) {
 185         case REAL:
 186         case LONG_16_COMPAT:
 187             return 0xffff;
 188             break;
 189         case PROTECTED:
 190         case LONG_32_COMPAT:
 191         case PROTECTED_PAE:
 192             return 0xffffffff;
 193         case LONG:
 194             return 0xffffffffffffffffLL;
 195         default:
 196             PrintError("Unsupported Address Mode\n");
 197             return -1;
 198     }
 199 }
 200
 201
 202
 203 static inline addr_t get_addr_linear(struct guest_info * info, addr_t addr, struct v3_segment * seg) {
 204     switch (info->cpu_mode) {
 205         case REAL:
 206             // It appears that the segment values are computed and cached in the vmcb structure
 207             // We Need to check this for Intel
 208             /*   return addr + (seg->selector << 4);
 209                  break;*/
 210
 211         case PROTECTED:
 212         case PROTECTED_PAE:
 213         case LONG_32_COMPAT:
 214             return addr + seg->base;
 215             break;
 216
 217         case LONG:
 218             // In long mode the segment bases are disregarded (forced to 0), unless using
 219             // FS or GS, then the base addresses are added
 220             return addr + seg->base;
 221
 222         case LONG_16_COMPAT:
 223         default:
 224             PrintError("Unsupported CPU Mode: %d\n", info->cpu_mode);
 225             return -1;
 226     }
 227 }
 228
 229
 230
 231 #endif // !__V3VEE__
 232
 233
 234 #endif