palacios/src/palacios/svm_io.c

   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 #include <palacios/svm_io.h>
  22 #include <palacios/vmm_io.h>
  23 #include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
  24 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  25 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  26
  27 #ifndef V3_CONFIG_DEBUG_IO
  28 #undef PrintDebug
  29 #define PrintDebug(fmt, args...)
  30 #endif
  31
  32
  33 static int update_map(struct v3_vm_info * vm, uint16_t port, int hook_read, int hook_write) {
  34     uchar_t * bitmap = (uint8_t *)(vm->io_map.arch_data);;
  35     int major = port / 8;
  36     int minor = port % 8;
  37
  38     if ((hook_read == 0) && (hook_write == 0)) {
  39         *(bitmap + major) &= ~(0x1 << minor);
  40     } else {
  41         *(bitmap + major) |= (0x1 << minor);
  42     }
  43
  44     return 0;
  45 }
  46
  47
  48 int v3_init_svm_io_map(struct v3_vm_info * vm) {
  49     void *temp;
  50
  51     vm->io_map.update_map = update_map;
  52
  53     temp = V3_AllocPages(3); // need not be shadow-safe, not exposed to guest
  54
  55     if (!temp) {
  56         PrintError(vm, VCORE_NONE,  "Cannot allocate io bitmap\n");
  57         return -1;
  58     }
  59
  60     vm->io_map.arch_data = V3_VAddr(temp);
  61
  62     memset(vm->io_map.arch_data, 0xff, PAGE_SIZE_4KB * 3);
  63
  64
  65     v3_refresh_io_map(vm);
  66
  67     return 0;
  68 }
  69
  70 int v3_deinit_svm_io_map(struct v3_vm_info * vm) {
  71     V3_FreePages(V3_PAddr(vm->io_map.arch_data), 3);
  72     return 0;
  73 }
  74
  75
  76
  77 // This should package up an IO request and call vmm_handle_io
  78 int v3_handle_svm_io_in(struct guest_info * core, struct svm_io_info * io_info) {
  79     struct v3_io_hook * hook = v3_get_io_hook(core->vm_info, io_info->port);
  80     int read_size = 0;
  81
  82     if (io_info->sz8) {
  83         read_size = 1;
  84     } else if (io_info->sz16) {
  85         read_size = 2;
  86     } else if (io_info->sz32) {
  87         read_size = 4;
  88     }
  89
  90     PrintDebug(core->vm_info, core, "IN of %d bytes on port %d (0x%x)\n", read_size, io_info->port, io_info->port);
  91
  92     if (hook == NULL) {
  93         PrintDebug(core->vm_info, core, "IN operation on unhooked IO port 0x%x - returning zero\n", io_info->port);
  94         core->vm_regs.rax >>= 8*read_size;
  95         core->vm_regs.rax <<= 8*read_size;
  96
  97     } else {
  98         if (hook->read(core, io_info->port, &(core->vm_regs.rax), read_size, hook->priv_data) != read_size) {
  99             // not sure how we handle errors.....
 100             PrintError(core->vm_info, core, "Read Failure for in on port 0x%x\n", io_info->port);
 101             return -1;
 102         }
 103     }
 104
 105
 106     return 0;
 107 }
 108
 109
 110
 111
 112
 113 /* We might not handle wrap around of the RDI register correctly...
 114  * In that if we do wrap around the effect will manifest in the higher bits of the register
 115  */
 116 int v3_handle_svm_io_ins(struct guest_info * core, struct svm_io_info * io_info) {
 117     struct v3_io_hook * hook = v3_get_io_hook(core->vm_info, io_info->port);
 118     int read_size = 0;
 119     addr_t dst_addr = 0;
 120     uint_t rep_num = 1;
 121     ullong_t mask = 0;
 122     struct v3_segment * theseg = &(core->segments.es); // default is ES
 123     addr_t inst_ptr;
 124
 125
 126     // This is kind of hacky...
 127     // direction can equal either 1 or -1
 128     // We will multiply the final added offset by this value to go the correct direction
 129     int direction = 1;
 130     struct rflags * flags = (struct rflags *)&(core->ctrl_regs.rflags);
 131
 132     if (flags->df) {
 133         direction = -1;
 134     }
 135
 136
 137     if (v3_gva_to_hva(core, get_addr_linear(core, core->rip, &(core->segments.cs)), &inst_ptr) == -1) {
 138         PrintError(core->vm_info, core, "Can't access instruction\n");
 139         return -1;
 140     }
 141
 142     while (is_prefix_byte(*((char *)inst_ptr))) {
 143         switch (*((char *)inst_ptr)) {
 144             case PREFIX_CS_OVERRIDE:
 145                 theseg = &(core->segments.cs);
 146                 break;
 147             case PREFIX_SS_OVERRIDE:
 148                 theseg = &(core->segments.ss);
 149                 break;
 150             case PREFIX_DS_OVERRIDE:
 151                 theseg = &(core->segments.ds);
 152                 break;
 153             case PREFIX_ES_OVERRIDE:
 154                 theseg = &(core->segments.es);
 155                 break;
 156             case PREFIX_FS_OVERRIDE:
 157                 theseg = &(core->segments.fs);
 158                 break;
 159             case PREFIX_GS_OVERRIDE:
 160                 theseg = &(core->segments.gs);
 161                 break;
 162             default:
 163                 break;
 164         }
 165         inst_ptr++;
 166     }
 167
 168
 169     PrintDebug(core->vm_info, core, "INS on  port %d (0x%x)\n", io_info->port, io_info->port);
 170
 171     if (io_info->sz8) {
 172         read_size = 1;
 173     } else if (io_info->sz16) {
 174         read_size = 2;
 175     } else if (io_info->sz32) {
 176         read_size = 4;
 177     } else {
 178         PrintError(core->vm_info, core, "io_info Invalid Size\n");
 179         return -1;
 180     }
 181
 182
 183     if (io_info->addr16) {
 184         mask = 0xffff;
 185     } else if (io_info->addr32) {
 186         mask = 0xffffffff;
 187     } else if (io_info->addr64) {
 188         mask = 0xffffffffffffffffLL;
 189     } else {
 190         // This value should be set depending on the host register size...
 191         mask = get_gpr_mask(core);
 192
 193         PrintDebug(core->vm_info, core, "INS io_info invalid address size, mask=0x%p, io_info=0x%p\n",
 194                    (void *)(addr_t)mask, (void *)(addr_t)(io_info));
 195         // PrintDebug(core->vm_info, core, "INS Aborted... Check implementation\n");
 196         //return -1;
 197     }
 198
 199     if (io_info->rep) {
 200         rep_num = core->vm_regs.rcx & mask;
 201         //rep_num = info->vm_regs.rcx;
 202     }
 203
 204     PrintDebug(core->vm_info, core, "INS size=%d for %d steps\n", read_size, rep_num);
 205
 206     while (rep_num > 0) {
 207         addr_t host_addr;
 208         dst_addr = get_addr_linear(core, (core->vm_regs.rdi & mask), theseg);
 209
 210         //      PrintDebug(core->vm_info, core, "Writing 0x%p\n", (void *)dst_addr);
 211
 212         if (v3_gva_to_hva(core, dst_addr, &host_addr) == -1) {
 213             // either page fault or gpf...
 214             PrintError(core->vm_info, core, "Could not convert Guest VA to host VA\n");
 215             return -1;
 216         }
 217
 218         if (hook == NULL) {
 219             PrintDebug(core->vm_info, core, "INS operation on unhooked IO port 0x%x - returning zeros\n", io_info->port);
 220             memset((char*)host_addr,0,read_size);
 221
 222         } else {
 223             if (hook->read(core, io_info->port, (char *)host_addr, read_size, hook->priv_data) != read_size) {
 224                 // not sure how we handle errors.....
 225                 PrintError(core->vm_info, core, "Read Failure for ins on port 0x%x\n", io_info->port);
 226                 return -1;
 227             }
 228         }
 229
 230         core->vm_regs.rdi += (read_size * direction);
 231
 232         if (io_info->rep) {
 233             core->vm_regs.rcx--;
 234         }
 235
 236         rep_num--;
 237     }
 238
 239     return 0;
 240 }
 241
 242 int v3_handle_svm_io_out(struct guest_info * core, struct svm_io_info * io_info) {
 243     struct v3_io_hook * hook = v3_get_io_hook(core->vm_info, io_info->port);
 244     int write_size = 0;
 245
 246     if (io_info->sz8) {
 247         write_size = 1;
 248     } else if (io_info->sz16) {
 249         write_size = 2;
 250     } else if (io_info->sz32) {
 251         write_size = 4;
 252     }
 253
 254     PrintDebug(core->vm_info, core, "OUT of %d bytes on  port %d (0x%x)\n", write_size, io_info->port, io_info->port);
 255
 256     if (hook == NULL) {
 257         PrintDebug(core->vm_info, core, "OUT operation on unhooked IO port 0x%x - ignored\n", io_info->port);
 258     } else {
 259         if (hook->write(core, io_info->port, &(core->vm_regs.rax), write_size, hook->priv_data) != write_size) {
 260             // not sure how we handle errors.....
 261             PrintError(core->vm_info, core, "Write Failure for out on port 0x%x\n", io_info->port);
 262             return -1;
 263         }
 264     }
 265
 266
 267     return 0;
 268 }
 269
 270
 271 /* We might not handle wrap around of the RSI register correctly...
 272  * In that if we do wrap around the effect will manifest in the higher bits of the register
 273  */
 274
 275 int v3_handle_svm_io_outs(struct guest_info * core, struct svm_io_info * io_info) {
 276
 277     struct v3_io_hook * hook = v3_get_io_hook(core->vm_info, io_info->port);
 278     int write_size = 0;
 279     addr_t dst_addr = 0;
 280     uint_t rep_num = 1;
 281     ullong_t mask = 0;
 282     addr_t inst_ptr;
 283     struct v3_segment * theseg = &(core->segments.ds); // default is DS
 284
 285     // This is kind of hacky...
 286     // direction can equal either 1 or -1
 287     // We will multiply the final added offset by this value to go the correct direction
 288     int direction = 1;
 289     struct rflags * flags = (struct rflags *)&(core->ctrl_regs.rflags);
 290
 291     if (flags->df) {
 292         direction = -1;
 293     }
 294
 295     PrintDebug(core->vm_info, core, "OUTS on  port %d (0x%x)\n", io_info->port, io_info->port);
 296
 297     if (io_info->sz8) {
 298         write_size = 1;
 299     } else if (io_info->sz16) {
 300         write_size = 2;
 301     } else if (io_info->sz32) {
 302         write_size = 4;
 303     }
 304
 305
 306     if (io_info->addr16) {
 307         mask = 0xffff;
 308     } else if (io_info->addr32) {
 309         mask = 0xffffffff;
 310     } else if (io_info->addr64) {
 311         mask = 0xffffffffffffffffLL;
 312     } else {
 313         // This value should be set depending on the host register size...
 314         mask = get_gpr_mask(core);
 315
 316         PrintDebug(core->vm_info, core, "OUTS io_info invalid address size, mask=0%p, io_info=0x%p\n",
 317                    (void *)(addr_t)mask, (void *)(addr_t)io_info);
 318         // PrintDebug(core->vm_info, core, "INS Aborted... Check implementation\n");
 319         //return -1;
 320         // should never happen
 321         //PrintDebug(core->vm_info, core, "Invalid Address length\n");
 322         //return -1;
 323     }
 324
 325     if (io_info->rep) {
 326         rep_num = core->vm_regs.rcx & mask;
 327     }
 328
 329
 330
 331
 332     if (v3_gva_to_hva(core, get_addr_linear(core, core->rip, &(core->segments.cs)), &inst_ptr) == -1) {
 333         PrintError(core->vm_info, core, "Can't access instruction\n");
 334         return -1;
 335     }
 336
 337     while (is_prefix_byte(*((char *)inst_ptr))) {
 338         switch (*((char *)inst_ptr)) {
 339             case PREFIX_CS_OVERRIDE:
 340                 theseg = &(core->segments.cs);
 341                 break;
 342             case PREFIX_SS_OVERRIDE:
 343                 theseg = &(core->segments.ss);
 344                 break;
 345             case PREFIX_DS_OVERRIDE:
 346                 theseg = &(core->segments.ds);
 347                 break;
 348             case PREFIX_ES_OVERRIDE:
 349                 theseg = &(core->segments.es);
 350                 break;
 351             case PREFIX_FS_OVERRIDE:
 352                 theseg = &(core->segments.fs);
 353                 break;
 354             case PREFIX_GS_OVERRIDE:
 355                 theseg = &(core->segments.gs);
 356                 break;
 357             default:
 358                 break;
 359         }
 360         inst_ptr++;
 361     }
 362
 363     PrintDebug(core->vm_info, core, "OUTS size=%d for %d steps\n", write_size, rep_num);
 364
 365     while (rep_num > 0) {
 366         addr_t host_addr = 0;
 367
 368         dst_addr = get_addr_linear(core, (core->vm_regs.rsi & mask), theseg);
 369
 370         if (v3_gva_to_hva(core, dst_addr, &host_addr) == -1) {
 371             PrintError(core->vm_info, core, "Could not translate outs dest addr, either page fault or gpf...\n");
 372             return -1;
 373         }
 374
 375         if (hook == NULL) {
 376             PrintDebug(core->vm_info, core, "OUTS operation on unhooked IO port 0x%x - ignored\n", io_info->port);
 377         } else {
 378             if (hook->write(core, io_info->port, (char*)host_addr, write_size, hook->priv_data) != write_size) {
 379                 // not sure how we handle errors.....
 380                 PrintError(core->vm_info, core, "Write Failure for outs on port 0x%x\n", io_info->port);
 381                 return -1;
 382             }
 383         }
 384
 385
 386         core->vm_regs.rsi += write_size * direction;
 387
 388         if (io_info->rep) {
 389             core->vm_regs.rcx--;
 390         }
 391
 392         rep_num--;
 393     }
 394
 395     return 0;
 396 }