palacios/src/palacios/vm_guest.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
  22
  23 #include <palacios/vm_guest.h>
  24 #include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
  25 #include <palacios/vmm.h>
  26 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  27 #include <palacios/vmcb.h>
  28 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  29 #include <palacios/vmm_lowlevel.h>
  30 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
  31 #include <palacios/vmm_xed.h>
  32 #include <palacios/vmm_direct_paging.h>
  33 #include <palacios/vmm_barrier.h>
  34 #include <palacios/vmm_debug.h>
  35
  36
  37 v3_cpu_mode_t v3_get_vm_cpu_mode(struct guest_info * info) {
  38     struct cr0_32 * cr0;
  39     struct efer_64 * efer;
  40     struct cr4_32 * cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
  41     struct v3_segment * cs = &(info->segments.cs);
  42
  43
  44     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
  45         cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
  46         efer = (struct efer_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_efer);
  47     } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
  48         cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
  49         efer = (struct efer_64 *)&(info->ctrl_regs.efer);
  50     } else {
  51         PrintError(info->vm_info, info, "Invalid Paging Mode...\n");
  52         V3_ASSERT(info->vm_info, info, 0);
  53         return -1;
  54     }
  55
  56     if (cr0->pe == 0) {
  57         return REAL;
  58     } else if ((cr4->pae == 0) && (efer->lme == 0)) {
  59         return PROTECTED;
  60     } else if (efer->lme == 0) {
  61         return PROTECTED_PAE;
  62     } else if ((efer->lme == 1) && (cs->long_mode == 1)) {
  63         return LONG;
  64     } else {
  65         // What about LONG_16_COMPAT???
  66         return LONG_32_COMPAT;
  67     }
  68 }
  69
  70 // Get address width in bytes
  71 uint_t v3_get_addr_width(struct guest_info * info) {
  72     struct cr0_32 * cr0;
  73     struct cr4_32 * cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
  74     struct efer_64 * efer;
  75     struct v3_segment * cs = &(info->segments.cs);
  76
  77
  78     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
  79         cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
  80         efer = (struct efer_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_efer);
  81     } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
  82         cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
  83         efer = (struct efer_64 *)&(info->ctrl_regs.efer);
  84     } else {
  85         PrintError(info->vm_info, info, "Invalid Paging Mode...\n");
  86         V3_ASSERT(info->vm_info, info, 0);
  87         return -1;
  88     }
  89
  90     if (cr0->pe == 0) {
  91         return 2;
  92     } else if ((cr4->pae == 0) && (efer->lme == 0)) {
  93         return 4;
  94     } else if (efer->lme == 0) {
  95         return 4;
  96     } else if ((efer->lme == 1) && (cs->long_mode == 1)) {
  97         return 8;
  98     } else {
  99         // What about LONG_16_COMPAT???
 100         return 4;
 101     }
 102 }
 103
 104
 105 static const uchar_t REAL_STR[] = "Real";
 106 static const uchar_t PROTECTED_STR[] = "Protected";
 107 static const uchar_t PROTECTED_PAE_STR[] = "Protected+PAE";
 108 static const uchar_t LONG_STR[] = "Long";
 109 static const uchar_t LONG_32_COMPAT_STR[] = "32bit Compat";
 110 static const uchar_t LONG_16_COMPAT_STR[] = "16bit Compat";
 111
 112 const uchar_t * v3_cpu_mode_to_str(v3_cpu_mode_t mode) {
 113     switch (mode) {
 114         case REAL:
 115             return REAL_STR;
 116         case PROTECTED:
 117             return PROTECTED_STR;
 118         case PROTECTED_PAE:
 119             return PROTECTED_PAE_STR;
 120         case LONG:
 121             return LONG_STR;
 122         case LONG_32_COMPAT:
 123             return LONG_32_COMPAT_STR;
 124         case LONG_16_COMPAT:
 125             return LONG_16_COMPAT_STR;
 126         default:
 127             return NULL;
 128     }
 129 }
 130
 131 v3_mem_mode_t v3_get_vm_mem_mode(struct guest_info * info) {
 132     struct cr0_32 * cr0;
 133
 134     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 135         cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 136     } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
 137         cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
 138     } else {
 139         PrintError(info->vm_info, info, "Invalid Paging Mode...\n");
 140         V3_ASSERT(info->vm_info, info, 0);
 141         return -1;
 142     }
 143
 144     if (cr0->pg == 0) {
 145         return PHYSICAL_MEM;
 146     } else {
 147         return VIRTUAL_MEM;
 148     }
 149 }
 150
 151 static const uchar_t PHYS_MEM_STR[] = "Physical Memory";
 152 static const uchar_t VIRT_MEM_STR[] = "Virtual Memory";
 153
 154 const uchar_t * v3_mem_mode_to_str(v3_mem_mode_t mode) {
 155     switch (mode) {
 156         case PHYSICAL_MEM:
 157             return PHYS_MEM_STR;
 158         case VIRTUAL_MEM:
 159             return VIRT_MEM_STR;
 160         default:
 161             return NULL;
 162     }
 163 }
 164
 165
 166
 167
 168
 169
 170
 171 #include <palacios/vmcs.h>
 172 #include <palacios/vmcb.h>
 173 static int info_hcall(struct guest_info * core, uint_t hcall_id, void * priv_data) {
 174     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 175     int cpu_valid = 0;
 176
 177     V3_Print(core->vm_info, core, "************** Guest State ************\n");
 178     v3_print_guest_state(core);
 179
 180     // init SVM/VMX
 181 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 182     if ((v3_mach_type == V3_SVM_CPU) || (v3_mach_type == V3_SVM_REV3_CPU)) {
 183         cpu_valid = 1;
 184         PrintDebugVMCB((vmcb_t *)(core->vmm_data));
 185     }
 186 #endif
 187 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 188     if ((v3_mach_type == V3_VMX_CPU) || (v3_mach_type == V3_VMX_EPT_CPU) || (v3_mach_type == V3_VMX_EPT_UG_CPU)) {
 189         cpu_valid = 1;
 190         v3_print_vmcs();
 191     }
 192 #endif
 193     if (!cpu_valid) {
 194         PrintError(core->vm_info, core, "Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 195         return -1;
 196     }
 197
 198
 199     return 0;
 200 }
 201
 202
 203 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 204 #include <palacios/svm.h>
 205 #include <palacios/svm_io.h>
 206 #include <palacios/svm_msr.h>
 207 #include <palacios/svm_exits.h>
 208 #endif
 209
 210 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 211 #include <palacios/vmx.h>
 212 #include <palacios/vmx_io.h>
 213 #include <palacios/vmx_msr.h>
 214 #include <palacios/vmx_exits.h>
 215 #endif
 216
 217
 218 int v3_init_vm(struct v3_vm_info * vm) {
 219     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 220
 221     v3_init_events(vm);
 222
 223 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 224     v3_init_telemetry(vm);
 225 #endif
 226
 227     v3_init_exit_hooks(vm);
 228     v3_init_hypercall_map(vm);
 229     v3_init_io_map(vm);
 230     v3_init_msr_map(vm);
 231     v3_init_cpuid_map(vm);
 232     v3_init_host_events(vm);
 233
 234     v3_init_intr_routers(vm);
 235     v3_init_ext_manager(vm);
 236
 237     v3_init_barrier(vm);
 238
 239     // Initialize the memory map
 240     if (v3_init_mem_map(vm) == -1) {
 241         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Could not initialize shadow map\n");
 242         return -1;
 243     }
 244
 245     v3_init_mem_hooks(vm);
 246
 247     if (v3_init_shdw_impl(vm) == -1) {
 248         PrintError(vm, VCORE_NONE, "VM initialization error in shadow implementaion\n");
 249         return -1;
 250     }
 251
 252
 253     v3_init_time_vm(vm);
 254
 255     v3_init_vm_debugging(vm);
 256
 257
 258 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 259     v3_init_symbiotic_vm(vm);
 260 #endif
 261
 262     v3_init_dev_mgr(vm);
 263
 264
 265     // init SVM/VMX
 266     switch (v3_mach_type) {
 267 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 268         case V3_SVM_CPU:
 269         case V3_SVM_REV3_CPU:
 270             v3_init_svm_io_map(vm);
 271             v3_init_svm_msr_map(vm);
 272             v3_init_svm_exits(vm);
 273             break;
 274 #endif
 275 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 276         case V3_VMX_CPU:
 277         case V3_VMX_EPT_CPU:
 278         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 279             v3_init_vmx_io_map(vm);
 280             v3_init_vmx_msr_map(vm);
 281             v3_init_vmx_exits(vm);
 282             break;
 283 #endif
 284         default:
 285             PrintError(vm, VCORE_NONE, "Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 286             return -1;
 287     }
 288
 289     v3_register_hypercall(vm, GUEST_INFO_HCALL, info_hcall, NULL);
 290
 291     V3_Print(vm, VCORE_NONE, "GUEST_INFO_HCALL=%x\n", GUEST_INFO_HCALL);
 292
 293     return 0;
 294 }
 295
 296
 297 int v3_free_vm_internal(struct v3_vm_info * vm) {
 298     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 299
 300     v3_remove_hypercall(vm, GUEST_INFO_HCALL);
 301
 302
 303
 304 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 305     v3_deinit_symbiotic_vm(vm);
 306 #endif
 307
 308     // init SVM/VMX
 309     switch (v3_mach_type) {
 310 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 311         case V3_SVM_CPU:
 312         case V3_SVM_REV3_CPU:
 313             v3_deinit_svm_io_map(vm);
 314             v3_deinit_svm_msr_map(vm);
 315             break;
 316 #endif
 317 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 318         case V3_VMX_CPU:
 319         case V3_VMX_EPT_CPU:
 320         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 321             v3_deinit_vmx_io_map(vm);
 322             v3_deinit_vmx_msr_map(vm);
 323             break;
 324 #endif
 325         default:
 326             PrintError(vm, VCORE_NONE, "Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 327             return -1;
 328     }
 329
 330     v3_deinit_dev_mgr(vm);
 331
 332     v3_deinit_time_vm(vm);
 333
 334     v3_deinit_mem_hooks(vm);
 335     v3_delete_mem_map(vm);
 336     v3_deinit_shdw_impl(vm);
 337
 338     v3_deinit_ext_manager(vm);
 339     v3_deinit_intr_routers(vm);
 340     v3_deinit_host_events(vm);
 341
 342     v3_deinit_barrier(vm);
 343
 344     v3_deinit_cpuid_map(vm);
 345     v3_deinit_msr_map(vm);
 346     v3_deinit_io_map(vm);
 347     v3_deinit_hypercall_map(vm);
 348
 349     v3_deinit_exit_hooks(vm);
 350
 351 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 352     v3_deinit_telemetry(vm);
 353 #endif
 354
 355     v3_deinit_events(vm);
 356
 357     v3_fw_cfg_deinit(vm);
 358
 359
 360     return 0;
 361 }
 362
 363
 364 int v3_init_core(struct guest_info * core) {
 365     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 366     struct v3_vm_info * vm = core->vm_info;
 367
 368
 369
 370     /*
 371      * Initialize the subsystem data strutures
 372      */
 373 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 374     v3_init_core_telemetry(core);
 375 #endif
 376
 377     if (core->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 378         v3_init_shdw_pg_state(core);
 379     }
 380
 381     v3_init_time_core(core);
 382     v3_init_intr_controllers(core);
 383     v3_init_exception_state(core);
 384
 385     v3_init_decoder(core);
 386
 387
 388 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 389     v3_init_symbiotic_core(core);
 390 #endif
 391
 392     // init SVM/VMX
 393
 394
 395     switch (v3_mach_type) {
 396 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 397         case V3_SVM_CPU:
 398         case V3_SVM_REV3_CPU:
 399             if (v3_init_svm_vmcb(core, vm->vm_class) == -1) {
 400                 PrintError(vm, core, "Error in SVM initialization\n");
 401                 return -1;
 402             }
 403             break;
 404 #endif
 405 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 406         case V3_VMX_CPU:
 407         case V3_VMX_EPT_CPU:
 408         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 409             if (v3_init_vmx_vmcs(core, vm->vm_class) == -1) {
 410                 PrintError(vm, core, "Error in VMX initialization\n");
 411                 return -1;
 412             }
 413             break;
 414 #endif
 415         default:
 416             PrintError(vm, core, "Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 417             return -1;
 418     }
 419
 420     v3_init_exit_hooks_core(core);
 421
 422
 423     return 0;
 424 }
 425
 426
 427
 428 int v3_free_core(struct guest_info * core) {
 429     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 430
 431
 432 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 433     v3_deinit_symbiotic_core(core);
 434 #endif
 435
 436     v3_deinit_decoder(core);
 437
 438     v3_deinit_intr_controllers(core);
 439     v3_deinit_time_core(core);
 440
 441     if (core->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 442         v3_deinit_shdw_pg_state(core);
 443     }
 444
 445     v3_free_passthrough_pts(core);
 446
 447 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 448     v3_deinit_core_telemetry(core);
 449 #endif
 450
 451     switch (v3_mach_type) {
 452 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 453         case V3_SVM_CPU:
 454         case V3_SVM_REV3_CPU:
 455             if (v3_deinit_svm_vmcb(core) == -1) {
 456                 PrintError(VM_NONE,VCORE_NONE, "Error in SVM deinitialization\n");
 457                 return -1;
 458             }
 459             break;
 460 #endif
 461 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 462         case V3_VMX_CPU:
 463         case V3_VMX_EPT_CPU:
 464         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 465             if (v3_deinit_vmx_vmcs(core) == -1) {
 466                 PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Error in VMX initialization\n");
 467                 return -1;
 468             }
 469             break;
 470 #endif
 471         default:
 472             PrintError(core->vm_info, core, "Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 473             return -1;
 474     }
 475
 476     return 0;
 477 }
 478
 479
 480