palacios/src/palacios/mmu/vmm_shdw_pg_tlb_64.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
  21 static inline int activate_shadow_pt_64(struct guest_info * info) {
  22     struct cr3_64 * shadow_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
  23     struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
  24     struct shadow_page_data * shadow_pt = create_new_shadow_pt(info);
  25     addr_t shadow_pt_addr = shadow_pt->page_pa;
  26
  27     // Because this is a new CR3 load the allocated page is the new CR3 value
  28     shadow_pt->cr3 = shadow_pt->page_pa;
  29
  30     PrintDebug("Top level Shadow page pa=%p\n", (void *)shadow_pt_addr);
  31
  32     shadow_cr3->pml4t_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_4KB(shadow_pt_addr);
  33     PrintDebug("Creating new 64 bit shadow page table %p\n", (void *)BASE_TO_PAGE_ADDR(shadow_cr3->pml4t_base_addr));
  34
  35
  36     shadow_cr3->pwt = guest_cr3->pwt;
  37     shadow_cr3->pcd = guest_cr3->pcd;
  38
  39     return 0;
  40 }
  41
  42
  43
  44
  45
  46
  47 /*
  48  * *
  49  * *
  50  * * 64 bit Page table fault handlers
  51  * *
  52  * *
  53  */
  54
  55 static int handle_2MB_shadow_pagefault_pde_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
  56                                               pt_access_status_t shadow_pde_access, pde64_2MB_t * shadow_pt,
  57                                               pde64_2MB_t * large_guest_pde);
  58 static int handle_2MB_shadow_pagefault_pte_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
  59                                               pte64_t * shadow_pt, pde64_2MB_t * large_guest_pde);
  60
  61 static int handle_pte_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
  62                                           pte64_t * shadow_pt, pte64_t * guest_pt);
  63
  64 static int handle_pde_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
  65                                           pde64_t * shadow_pd, pde64_t * guest_pd);
  66
  67 static int handle_pdpe_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
  68                                            pdpe64_t * shadow_pdp, pdpe64_t * guest_pdp);
  69
  70
  71 static inline int handle_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
  72     pml4e64_t * guest_pml = NULL;
  73     pml4e64_t * shadow_pml = CR3_TO_PML4E64_VA(info->ctrl_regs.cr3);
  74     addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PML4E64_PA(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
  75     pt_access_status_t guest_pml4e_access;
  76     pt_access_status_t shadow_pml4e_access;
  77     pml4e64_t * guest_pml4e = NULL;
  78     pml4e64_t * shadow_pml4e = (pml4e64_t *)&(shadow_pml[PML4E64_INDEX(fault_addr)]);
  79
  80     PrintDebug("64 bit Shadow page fault handler: %p\n", (void *)fault_addr);
  81     PrintDebug("Handling PML fault\n");
  82
  83     if (v3_gpa_to_hva(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pml) == -1) {
  84         PrintError("Invalid Guest PML4E Address: 0x%p\n",  (void *)guest_cr3);
  85         return -1;
  86     }
  87
  88     guest_pml4e = (pml4e64_t *)&(guest_pml[PML4E64_INDEX(fault_addr)]);
  89
  90     PrintDebug("Checking Guest %p\n", (void *)guest_pml);
  91     // Check the guest page permissions
  92     guest_pml4e_access = v3_can_access_pml4e64(guest_pml, fault_addr, error_code);
  93
  94     PrintDebug("Checking shadow %p\n", (void *)shadow_pml);
  95     // Check the shadow page permissions
  96     shadow_pml4e_access = v3_can_access_pml4e64(shadow_pml, fault_addr, error_code);
  97
  98     /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
  99     if (v3_is_guest_pf(guest_pml4e_access, shadow_pml4e_access) == 1) {
 100         PrintDebug("Injecting PML4E pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 101                    *(uint_t *)&guest_pml4e_access, *(uint_t *)&error_code);
 102         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 103             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 104             return -1;
 105         }
 106         return 0;
 107     }
 108
 109     if (shadow_pml4e_access == PT_ACCESS_USER_ERROR) {
 110         //
 111         // PML4 Entry marked non-user
 112         //
 113         PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pml4e_access=0x%x, guest_pml4e_access=0x%x)\n",
 114                    shadow_pml4e_access, guest_pml4e_access);
 115         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 116             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 117             return -1;
 118         }
 119         return 0;
 120     } else if ((shadow_pml4e_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
 121                (shadow_pml4e_access != PT_ACCESS_OK)) {
 122         // inject page fault in guest
 123         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 124             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 125             return -1;
 126         }
 127         PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pml4e_access);
 128         PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 129         return 0;
 130     }
 131
 132
 133     pdpe64_t * shadow_pdp = NULL;
 134     pdpe64_t * guest_pdp = NULL;
 135
 136     // Get the next shadow page level, allocate if not present
 137
 138     if (shadow_pml4e_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
 139         struct shadow_page_data * shdw_page =  create_new_shadow_pt(info);
 140         shadow_pdp = (pdpe64_t *)V3_VAddr((void *)shdw_page->page_pa);
 141
 142
 143         shadow_pml4e->present = 1;
 144         shadow_pml4e->user_page = guest_pml4e->user_page;
 145         shadow_pml4e->writable = guest_pml4e->writable;
 146         shadow_pml4e->cache_disable = guest_pml4e->cache_disable;
 147         shadow_pml4e->write_through = guest_pml4e->write_through;
 148
 149         guest_pml4e->accessed = 1;
 150
 151         shadow_pml4e->pdp_base_addr = PAGE_BASE_ADDR(shdw_page->page_pa);
 152     } else {
 153         shadow_pdp = (pdpe64_t *)V3_VAddr((void *)(addr_t)BASE_TO_PAGE_ADDR(shadow_pml4e->pdp_base_addr));
 154     }
 155
 156     // Continue processing at the next level
 157
 158     if (v3_gpa_to_hva(info, BASE_TO_PAGE_ADDR(guest_pml4e->pdp_base_addr), (addr_t *)&guest_pdp) == -1) {
 159         // Machine check the guest
 160         PrintError("Invalid Guest PDP Address: 0x%p\n", (void *)BASE_TO_PAGE_ADDR(guest_pml4e->pdp_base_addr));
 161         v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 162         return 0;
 163     }
 164
 165     if (handle_pdpe_shadow_pagefault_64(info, fault_addr, error_code, shadow_pdp, guest_pdp) == -1) {
 166         PrintError("Error handling Page fault caused by PDPE\n");
 167         return -1;
 168     }
 169
 170     return 0;
 171 }
 172
 173
 174
 175 // For now we are not going to handle 1 Gigabyte pages
 176 static int handle_pdpe_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 177                                            pdpe64_t * shadow_pdp, pdpe64_t * guest_pdp) {
 178     pt_access_status_t guest_pdpe_access;
 179     pt_access_status_t shadow_pdpe_access;
 180     pdpe64_t * guest_pdpe = (pdpe64_t *)&(guest_pdp[PDPE64_INDEX(fault_addr)]);
 181     pdpe64_t * shadow_pdpe = (pdpe64_t *)&(shadow_pdp[PDPE64_INDEX(fault_addr)]);
 182
 183     PrintDebug("Handling PDP fault\n");
 184
 185     if (fault_addr==0) {
 186         PrintDebug("Guest Page Tree for guest virtual address zero fault\n");
 187         PrintGuestPageTree(info,fault_addr,(addr_t)(info->shdw_pg_state.guest_cr3));
 188         PrintDebug("Host Page Tree for guest virtual address zero fault\n");
 189         PrintHostPageTree(info,fault_addr,(addr_t)(info->ctrl_regs.cr3));
 190     }
 191
 192     // Check the guest page permissions
 193     guest_pdpe_access = v3_can_access_pdpe64(guest_pdp, fault_addr, error_code);
 194
 195     // Check the shadow page permissions
 196     shadow_pdpe_access = v3_can_access_pdpe64(shadow_pdp, fault_addr, error_code);
 197
 198     /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 199     if (v3_is_guest_pf(guest_pdpe_access, shadow_pdpe_access) == 1) {
 200         PrintDebug("Injecting PDPE pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 201                    *(uint_t *)&guest_pdpe_access, *(uint_t *)&error_code);
 202         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 203             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 204             return -1;
 205         }
 206         return 0;
 207     }
 208
 209     if (shadow_pdpe_access == PT_ACCESS_USER_ERROR) {
 210         //
 211         // PML4 Entry marked non-user
 212         //
 213         PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pdpe_access=0x%x, guest_pdpe_access=0x%x)\n",
 214                    shadow_pdpe_access, guest_pdpe_access);
 215         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 216             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 217             return -1;
 218         }
 219         return 0;
 220     } else if ((shadow_pdpe_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
 221                (shadow_pdpe_access != PT_ACCESS_OK)) {
 222         // inject page fault in guest
 223         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 224             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 225             return -1;
 226         }
 227         PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pdpe_access);
 228         PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 229         return 0;
 230     }
 231
 232
 233     pde64_t * shadow_pd = NULL;
 234     pde64_t * guest_pd = NULL;
 235
 236     // Get the next shadow page level, allocate if not present
 237
 238     if (shadow_pdpe_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
 239         struct shadow_page_data * shdw_page = create_new_shadow_pt(info);
 240         shadow_pd = (pde64_t *)V3_VAddr((void *)shdw_page->page_pa);
 241
 242
 243         shadow_pdpe->present = 1;
 244         shadow_pdpe->user_page = guest_pdpe->user_page;
 245         shadow_pdpe->writable = guest_pdpe->writable;
 246         shadow_pdpe->write_through = guest_pdpe->write_through;
 247         shadow_pdpe->cache_disable = guest_pdpe->cache_disable;
 248
 249
 250         guest_pdpe->accessed = 1;
 251
 252         shadow_pdpe->pd_base_addr = PAGE_BASE_ADDR(shdw_page->page_pa);
 253     } else {
 254         shadow_pd = (pde64_t *)V3_VAddr((void *)(addr_t)BASE_TO_PAGE_ADDR(shadow_pdpe->pd_base_addr));
 255     }
 256
 257     // Continue processing at the next level
 258
 259     if (v3_gpa_to_hva(info, BASE_TO_PAGE_ADDR(guest_pdpe->pd_base_addr), (addr_t *)&guest_pd) == -1) {
 260         // Machine check the guest
 261         PrintError("Invalid Guest PTE Address: 0x%p\n", (void *)BASE_TO_PAGE_ADDR(guest_pdpe->pd_base_addr));
 262         v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 263         return 0;
 264     }
 265
 266     if (handle_pde_shadow_pagefault_64(info, fault_addr, error_code, shadow_pd, guest_pd) == -1) {
 267         PrintError("Error handling Page fault caused by PDE\n");
 268         return -1;
 269     }
 270
 271     return 0;
 272 }
 273
 274 // For an address on a page of size page_size, compute the actual alignment
 275 // of the physical page it maps to
 276 int compute_physical_alignment(addr_t va, addr_t pa, uint32_t page_size)
 277 {
 278     addr_t va_offset, pa_base;
 279     switch (page_size) {
 280         case PAGE_SIZE_1GB:
 281             va_offset = PAGE_OFFSET_1GB(va);
 282             break;
 283         case PAGE_SIZE_4MB:
 284             va_offset = PAGE_OFFSET_4MB(va);
 285             break;
 286         case PAGE_SIZE_2MB:
 287             va_offset = PAGE_OFFSET_2MB(va);
 288             break;
 289         case PAGE_SIZE_4KB:
 290             return 1;
 291         default:
 292             PrintError("Invalid page size in %s.\n", __FUNCTION__);
 293             return 0;
 294     }
 295
 296     pa_base = pa - va_offset;
 297
 298     if (PAGE_OFFSET_1GB(pa_base) == 0) {
 299          return PAGE_SIZE_1GB;
 300     } else if (PAGE_OFFSET_4MB(pa_base) == 0) {
 301          return PAGE_SIZE_4MB;
 302     } else if (PAGE_OFFSET_2MB(pa_base) == 0) {
 303         return PAGE_SIZE_2MB;
 304     } else if (PAGE_OFFSET_4KB(pa_base) == 0) {
 305         return PAGE_SIZE_4KB;
 306     } else {
 307         PrintError("Incorrection alignment setup or calculation in %s.\n", __FUNCTION__);
 308         return 0;
 309     }
 310 }
 311
 312 static int handle_pde_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 313                                           pde64_t * shadow_pd, pde64_t * guest_pd) {
 314     pt_access_status_t guest_pde_access;
 315     pt_access_status_t shadow_pde_access;
 316     pde64_t * guest_pde = (pde64_t *)&(guest_pd[PDE64_INDEX(fault_addr)]);
 317     pde64_t * shadow_pde = (pde64_t *)&(shadow_pd[PDE64_INDEX(fault_addr)]);
 318
 319     PrintDebug("Handling PDE fault\n");
 320
 321     // Check the guest page permissions
 322     guest_pde_access = v3_can_access_pde64(guest_pd, fault_addr, error_code);
 323
 324     // Check the shadow page permissions
 325     shadow_pde_access = v3_can_access_pde64(shadow_pd, fault_addr, error_code);
 326
 327     /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 328     if (v3_is_guest_pf(guest_pde_access, shadow_pde_access) == 1) {
 329         PrintDebug("Injecting PDE pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 330                    *(uint_t *)&guest_pde_access, *(uint_t *)&error_code);
 331         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 332             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 333             return -1;
 334         }
 335         return 0;
 336     }
 337
 338     if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_USER_ERROR) {
 339         //
 340         // PDE Entry marked non-user
 341         //
 342         PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pdpe_access=0x%x, guest_pdpe_access=0x%x)\n",
 343                    shadow_pde_access, guest_pde_access);
 344         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 345             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 346             return -1;
 347         }
 348         return 0;
 349
 350     } else if ((shadow_pde_access == PT_ACCESS_WRITE_ERROR) &&
 351                (guest_pde->large_page == 1)) {
 352
 353         ((pde64_2MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 354         shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 355
 356         //PrintDebug("Returning due to large page Write Error\n");
 357         //PrintHostPageTree(info, fault_addr, info->ctrl_regs.cr3);
 358
 359         return 0;
 360     } else if ((shadow_pde_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
 361                (shadow_pde_access != PT_ACCESS_OK)) {
 362         // inject page fault in guest
 363         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 364             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 365             return -1;
 366         }
 367         PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pde_access);
 368         PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 369         return 0;
 370     }
 371
 372     pte64_t * shadow_pt = NULL;
 373     pte64_t * guest_pt = NULL;
 374
 375     // get the next shadow page level, allocate if not present
 376     if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
 377         // Check if  we can use large pages and the guest memory is properly aligned
 378         // to potentially use a large page
 379         if (info->use_large_pages && guest_pde->large_page) {
 380             // Check underlying physical memory map to see if a large page is viable
 381             addr_t guest_pa = BASE_TO_PAGE_ADDR_2MB(((pde64_2MB_t *)guest_pde)->page_base_addr);
 382             if ((compute_physical_alignment(fault_addr, guest_pa, PAGE_SIZE_2MB) >= PAGE_SIZE_2MB)
 383                 && (v3_get_max_page_size(info, guest_pa, PAGE_SIZE_2MB) >= PAGE_SIZE_2MB)) {
 384                 // should be able to use a large page.
 385                 if (handle_2MB_shadow_pagefault_pde_64(info, fault_addr, error_code, shadow_pde_access,
 386                                                        (pde64_2MB_t *)shadow_pde, (pde64_2MB_t *)guest_pde) ==  0) {
 387                     return 0;
 388                 } else {
 389                     PrintError("Error handling large pagefault with large page\n");
 390                     return -1;
 391                 }
 392             } else {
 393                 PrintDebug("Alignment or underlying physical memory map doesn't allow use of a large page.\n");
 394             }
 395             // Fallthrough to handle the region with small pages
 396         }
 397
 398         struct shadow_page_data * shdw_page = create_new_shadow_pt(info);
 399         shadow_pt = (pte64_t *)V3_VAddr((void *)shdw_page->page_pa);
 400
 401         PrintDebug("Creating new shadow PT: %p\n", shadow_pt);
 402
 403         shadow_pde->present = 1;
 404         shadow_pde->user_page = guest_pde->user_page;
 405
 406
 407         if (guest_pde->large_page == 0) {
 408             shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 409         } else {
 410             // This large page flag is temporary until we can get a working cache....
 411             ((pde64_2MB_t *)guest_pde)->vmm_info = V3_LARGE_PG;
 412
 413             if (error_code.write) {
 414                 shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 415                 ((pde64_2MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 416             } else {
 417                 shadow_pde->writable = 0;
 418                 ((pde64_2MB_t *)guest_pde)->dirty = 0;
 419             }
 420         }
 421
 422         // VMM Specific options
 423         shadow_pde->write_through = guest_pde->write_through;
 424         shadow_pde->cache_disable = guest_pde->cache_disable;
 425         shadow_pde->global_page = guest_pde->global_page;
 426         //
 427
 428         guest_pde->accessed = 1;
 429
 430         shadow_pde->pt_base_addr = PAGE_BASE_ADDR(shdw_page->page_pa);
 431     } else {
 432         shadow_pt = (pte64_t *)V3_VAddr((void *)BASE_TO_PAGE_ADDR(shadow_pde->pt_base_addr));
 433     }
 434
 435     // Continue processing at the next level
 436     if (guest_pde->large_page == 0) {
 437         if (v3_gpa_to_hva(info, BASE_TO_PAGE_ADDR(guest_pde->pt_base_addr), (addr_t *)&guest_pt) == -1) {
 438             // Machine check the guest
 439             PrintError("Invalid Guest PTE Address: 0x%p\n", (void *)BASE_TO_PAGE_ADDR(guest_pde->pt_base_addr));
 440             v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 441             return 0;
 442         }
 443
 444         if (handle_pte_shadow_pagefault_64(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, guest_pt) == -1) {
 445             PrintError("Error handling Page fault caused by PDE\n");
 446             return -1;
 447         }
 448     } else {
 449         if (handle_2MB_shadow_pagefault_pte_64(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, (pde64_2MB_t *)guest_pde) == -1) {
 450             PrintError("Error handling large pagefault with small page\n");
 451             return -1;
 452         }
 453     }
 454
 455     return 0;
 456 }
 457
 458
 459 static int handle_pte_shadow_pagefault_64(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 460                                           pte64_t * shadow_pt, pte64_t * guest_pt) {
 461     pt_access_status_t guest_pte_access;
 462     pt_access_status_t shadow_pte_access;
 463     pte64_t * guest_pte = (pte64_t *)&(guest_pt[PTE64_INDEX(fault_addr)]);;
 464     pte64_t * shadow_pte = (pte64_t *)&(shadow_pt[PTE64_INDEX(fault_addr)]);
 465     addr_t guest_pa = BASE_TO_PAGE_ADDR((addr_t)(guest_pte->page_base_addr)) +  PAGE_OFFSET(fault_addr);
 466     //  struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 467
 468     PrintDebug("Handling PTE fault\n");
 469
 470     struct v3_mem_region * shdw_reg =  v3_get_mem_region(info->vm_info, info->cpu_id, guest_pa);
 471
 472
 473
 474     if (shdw_reg == NULL) {
 475         // Inject a machine check in the guest
 476         PrintError("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_pa);
 477         v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 478         return 0;
 479     }
 480
 481     // Check the guest page permissions
 482     guest_pte_access = v3_can_access_pte64(guest_pt, fault_addr, error_code);
 483
 484     // Check the shadow page permissions
 485     shadow_pte_access = v3_can_access_pte64(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 486
 487     /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 488     if (v3_is_guest_pf(guest_pte_access, shadow_pte_access) == 1) {
 489
 490         PrintDebug("Access error injecting pf to guest (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 491                    guest_pte_access, *(uint_t*)&error_code);
 492
 493         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 494             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 495             return -1;
 496         }
 497
 498         return 0;
 499     }
 500
 501
 502     if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 503         // Inconsistent state...
 504         // Guest Re-Entry will flush page tables and everything should now work
 505         PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 506         return 0;
 507     }
 508
 509
 510     if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
 511         // Page Table Entry Not Present
 512         PrintDebug("guest_pa =%p\n", (void *)guest_pa);
 513
 514         if ((shdw_reg->flags.alloced == 1) ||
 515             (shdw_reg->flags.read == 1)) {
 516             addr_t shadow_pa = 0;
 517
 518             if (v3_gpa_to_hpa(info, guest_pa, &shadow_pa) == -1) {
 519                 PrintError("could not translate page fault address (%p)\n", (void *)guest_pa);
 520                 return -1;
 521             }
 522
 523             shadow_pte->page_base_addr = PAGE_BASE_ADDR(shadow_pa);
 524
 525             shadow_pte->present = guest_pte->present;
 526             shadow_pte->user_page = guest_pte->user_page;
 527
 528             //set according to VMM policy
 529             shadow_pte->write_through = guest_pte->write_through;
 530             shadow_pte->cache_disable = guest_pte->cache_disable;
 531             shadow_pte->global_page = guest_pte->global_page;
 532             //
 533
 534             guest_pte->accessed = 1;
 535
 536             if (guest_pte->dirty == 1) {
 537                 shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 538             } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 539                 shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 540                 guest_pte->dirty = 1;
 541             } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 0)) {
 542                 shadow_pte->writable = 0;
 543             }
 544
 545
 546             // Write hooks trump all, and are set Read Only
 547             if (shdw_reg->flags.write == 0) {
 548                 shadow_pte->writable = 0;
 549             }
 550
 551         } else {
 552             // Pass to unhandled call back
 553             if (shdw_reg->unhandled(info, fault_addr, guest_pa, shdw_reg, error_code) == -1) {
 554                 PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %p\n",  (void *)fault_addr);
 555                 return -1;
 556             }
 557         }
 558     } else if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_WRITE_ERROR) {
 559         guest_pte->dirty = 1;
 560
 561
 562         if (shdw_reg->flags.write == 1) {
 563             PrintDebug("Shadow PTE Write Error\n");
 564             shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 565         } else {
 566             if (shdw_reg->unhandled(info, fault_addr, guest_pa, shdw_reg, error_code) == -1) {
 567                 PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %p\n",  (void *)fault_addr);
 568                 return -1;
 569             }
 570         }
 571
 572
 573
 574         return 0;
 575
 576     } else {
 577         // Inject page fault into the guest
 578         if (v3_inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code) == -1) {
 579             PrintError("Could not inject guest page fault\n");
 580             return -1;
 581         }
 582         PrintError("PTE Page fault fell through... Not sure if this should ever happen\n");
 583         PrintError("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 584         return -1;
 585     }
 586
 587     return 0;
 588 }
 589
 590
 591 static int handle_2MB_shadow_pagefault_pde_64(struct guest_info * info,
 592                                               addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 593                                               pt_access_status_t shadow_pde_access,
 594                                               pde64_2MB_t * large_shadow_pde, pde64_2MB_t * large_guest_pde)
 595 {
 596     addr_t guest_fault_pa = BASE_TO_PAGE_ADDR_2MB(large_guest_pde->page_base_addr) + PAGE_OFFSET_2MB(fault_addr);
 597     //  struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 598
 599     PrintDebug("Handling 2MB fault with large page (guest_fault_pa=%p) (error_code=%x)\n", (void *)guest_fault_pa, *(uint_t*)&error_code);
 600     PrintDebug("LargeShadowPDE=%p, LargeGuestPDE=%p\n", large_shadow_pde, large_guest_pde);
 601
 602     struct v3_mem_region * shdw_reg = v3_get_mem_region(info->vm_info, info->cpu_id, guest_fault_pa);
 603
 604     if (shdw_reg == NULL) {
 605         // Inject a machine check in the guest
 606         PrintError("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_fault_pa);
 607         v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 608         return 0;
 609     }
 610
 611     if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK) {
 612         // Inconsistent state...
 613         // Guest Re-Entry will flush tables and everything should now workd
 614         PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 615         //PrintHostPageTree(info, fault_addr, info->ctrl_regs.cr3);
 616         return 0;
 617     }
 618
 619
 620     if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
 621         // Get the guest physical address of the fault
 622
 623         if ((shdw_reg->flags.alloced == 1) ||
 624             (shdw_reg->flags.read == 1)) {
 625             addr_t shadow_pa = 0;
 626
 627             if (v3_gpa_to_hpa(info, guest_fault_pa, &shadow_pa) == -1) {
 628                 PrintError("could not translate page fault address (%p)\n", (void *)guest_fault_pa);
 629                 return -1;
 630             }
 631
 632             large_guest_pde->vmm_info = V3_LARGE_PG; /* For invalidations */
 633             large_shadow_pde->page_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_2MB(shadow_pa);
 634             large_shadow_pde->large_page = 1;
 635             large_shadow_pde->present = 1;
 636             large_shadow_pde->user_page = 1;
 637
 638             if (shdw_reg->flags.write == 0) {
 639                 large_shadow_pde->writable = 0;
 640             } else {
 641                 large_shadow_pde->writable = 1;
 642             }
 643
 644             //set according to VMM policy
 645             large_shadow_pde->write_through = large_guest_pde->write_through;
 646             large_shadow_pde->cache_disable = large_guest_pde->cache_disable;
 647             large_shadow_pde->global_page = large_guest_pde->global_page;
 648             //
 649
 650         } else {
 651             if (shdw_reg->unhandled(info, fault_addr, guest_fault_pa, shdw_reg, error_code) == -1) {
 652                 PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %p\n", (void *)fault_addr);
 653                 return -1;
 654             }
 655         }
 656     } else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_WRITE_ERROR) {
 657         if (shdw_reg->unhandled(info, fault_addr, guest_fault_pa, shdw_reg, error_code) == -1) {
 658             PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %p\n", (void *)fault_addr);
 659             return -1;
 660         }
 661     } else {
 662         PrintError("Error in large page fault handler...\n");
 663         PrintError("This case should have been handled at the top level handler\n");
 664         return -1;
 665     }
 666
 667     //  PrintHostPageTree(info, fault_addr, info->ctrl_regs.cr3);
 668     PrintDebug("Returning from large page->large page fault handler\n");
 669     return 0;
 670 }
 671
 672 static int handle_2MB_shadow_pagefault_pte_64(struct guest_info * info,
 673                                               addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 674                                               pte64_t * shadow_pt, pde64_2MB_t * large_guest_pde)
 675 {
 676     pt_access_status_t shadow_pte_access = v3_can_access_pte64(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 677     pte64_t * shadow_pte = (pte64_t *)&(shadow_pt[PTE64_INDEX(fault_addr)]);
 678     addr_t guest_fault_pa = BASE_TO_PAGE_ADDR_2MB(large_guest_pde->page_base_addr) + PAGE_OFFSET_2MB(fault_addr);
 679     //  struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 680
 681     PrintDebug("Handling 2MB fault (guest_fault_pa=%p) (error_code=%x)\n", (void *)guest_fault_pa, *(uint_t*)&error_code);
 682     PrintDebug("ShadowPT=%p, LargeGuestPDE=%p\n", shadow_pt, large_guest_pde);
 683
 684     struct v3_mem_region * shdw_reg = v3_get_mem_region(info->vm_info, info->cpu_id, guest_fault_pa);
 685
 686
 687     if (shdw_reg == NULL) {
 688         // Inject a machine check in the guest
 689         PrintError("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_fault_pa);
 690         v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 691         return 0;
 692     }
 693
 694     if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 695         // Inconsistent state...
 696         // Guest Re-Entry will flush tables and everything should now workd
 697         PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 698         //PrintHostPageTree(info, fault_addr, info->ctrl_regs.cr3);
 699         return 0;
 700     }
 701
 702
 703     if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
 704         // Get the guest physical address of the fault
 705
 706         if ((shdw_reg->flags.alloced == 1) ||
 707             (shdw_reg->flags.read == 1)) {
 708             addr_t shadow_pa = 0;
 709
 710             if (v3_gpa_to_hpa(info, guest_fault_pa, &shadow_pa) == -1) {
 711                 PrintError("could not translate page fault address (%p)\n", (void *)guest_fault_pa);
 712                 return -1;
 713             }
 714
 715             shadow_pte->page_base_addr = PAGE_BASE_ADDR(shadow_pa);
 716
 717             shadow_pte->present = 1;
 718
 719             /* We are assuming that the PDE entry has precedence
 720              * so the Shadow PDE will mirror the guest PDE settings,
 721              * and we don't have to worry about them here
 722              * Allow everything
 723              */
 724             shadow_pte->user_page = 1;
 725
 726             if (shdw_reg->flags.write == 0) {
 727                 shadow_pte->writable = 0;
 728             } else {
 729                 shadow_pte->writable = 1;
 730             }
 731
 732             //set according to VMM policy
 733             shadow_pte->write_through = large_guest_pde->write_through;
 734             shadow_pte->cache_disable = large_guest_pde->cache_disable;
 735             shadow_pte->global_page = large_guest_pde->global_page;
 736             //
 737
 738         } else {
 739             if (shdw_reg->unhandled(info, fault_addr, guest_fault_pa, shdw_reg, error_code) == -1) {
 740                 PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %p\n", (void *)fault_addr);
 741                 return -1;
 742             }
 743         }
 744     } else if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_WRITE_ERROR) {
 745         if (shdw_reg->unhandled(info, fault_addr, guest_fault_pa, shdw_reg, error_code) == -1) {
 746             PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %p\n", (void *)fault_addr);
 747             return -1;
 748         }
 749     } else {
 750         PrintError("Error in large page fault handler...\n");
 751         PrintError("This case should have been handled at the top level handler\n");
 752         return -1;
 753     }
 754
 755     //  PrintHostPageTree(info, fault_addr, info->ctrl_regs.cr3);
 756     PrintDebug("Returning from large page->small page fault handler\n");
 757     return 0;
 758 }
 759
 760
 761
 762
 763 static int invalidation_cb_64(struct guest_info * info, page_type_t type,
 764                               addr_t vaddr, addr_t page_ptr, addr_t page_pa,
 765                               void * private_data) {
 766
 767     switch (type) {
 768         case PAGE_PML464:
 769             {
 770                 pml4e64_t * pml = (pml4e64_t *)page_ptr;
 771
 772                 if (pml[PML4E64_INDEX(vaddr)].present == 0) {
 773                     return 1;
 774                 }
 775                 return 0;
 776             }
 777         case PAGE_PDP64:
 778             {
 779                 pdpe64_t * pdp = (pdpe64_t *)page_ptr;
 780                 pdpe64_t * pdpe = &(pdp[PDPE64_INDEX(vaddr)]);
 781
 782                 if (pdpe->present == 0) {
 783                     return 1;
 784                 }
 785
 786                 if (pdpe->vmm_info == V3_LARGE_PG) {
 787                     PrintError("1 Gigabyte pages not supported\n");
 788                     return -1;
 789
 790                     pdpe->present = 0;
 791                     return 1;
 792                 }
 793
 794                 return 0;
 795             }
 796         case PAGE_PD64:
 797             {
 798                 pde64_t * pd = (pde64_t *)page_ptr;
 799                 pde64_t * pde = &(pd[PDE64_INDEX(vaddr)]);
 800
 801                 if (pde->present == 0) {
 802                     return 1;
 803                 }
 804
 805                 if (pde->vmm_info == V3_LARGE_PG) {
 806                     pde->present = 0;
 807                     return 1;
 808                 }
 809
 810                 return 0;
 811             }
 812         case PAGE_PT64:
 813             {
 814                 pte64_t * pt = (pte64_t *)page_ptr;
 815
 816                 pt[PTE64_INDEX(vaddr)].present = 0;
 817
 818                 return 1;
 819             }
 820         default:
 821             PrintError("Invalid Page Type\n");
 822             return -1;
 823
 824     }
 825
 826     // should not get here
 827     PrintError("Should not get here....\n");
 828     return -1;
 829 }
 830
 831
 832 static inline int handle_shadow_invlpg_64(struct guest_info * info, addr_t vaddr) {
 833     PrintDebug("INVLPG64 - %p\n",(void*)vaddr);
 834
 835     int ret =  v3_drill_host_pt_64(info, info->ctrl_regs.cr3, vaddr, invalidation_cb_64, NULL);
 836     if (ret == -1) {
 837         PrintError("Page table drill returned error.... \n");
 838         PrintHostPageTree(info, vaddr, info->ctrl_regs.cr3);
 839     }
 840
 841     return (ret == -1) ? -1 : 0;
 842 }