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("Invalid Paging Mode...\n");
  52         V3_ASSERT(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("Invalid Paging Mode...\n");
  86         V3_ASSERT(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("Invalid Paging Mode...\n");
 140         V3_ASSERT(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("************** 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("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 #endif
 215
 216
 217 int v3_init_vm(struct v3_vm_info * vm) {
 218     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 219
 220     v3_init_events(vm);
 221
 222 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 223     v3_init_telemetry(vm);
 224 #endif
 225
 226     v3_init_exit_hooks(vm);
 227     v3_init_hypercall_map(vm);
 228     v3_init_io_map(vm);
 229     v3_init_msr_map(vm);
 230     v3_init_cpuid_map(vm);
 231     v3_init_host_events(vm);
 232
 233     v3_init_intr_routers(vm);
 234     v3_init_ext_manager(vm);
 235
 236     v3_init_barrier(vm);
 237
 238     // Initialize the memory map
 239     if (v3_init_mem_map(vm) == -1) {
 240         PrintError("Could not initialize shadow map\n");
 241         return -1;
 242     }
 243
 244     v3_init_mem_hooks(vm);
 245
 246     if (v3_init_shdw_impl(vm) == -1) {
 247         PrintError("VM initialization error in shadow implementaion\n");
 248         return -1;
 249     }
 250
 251
 252     v3_init_time_vm(vm);
 253
 254     v3_init_vm_debugging(vm);
 255
 256
 257 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 258     v3_init_symbiotic_vm(vm);
 259 #endif
 260
 261     v3_init_dev_mgr(vm);
 262
 263
 264     // init SVM/VMX
 265     switch (v3_mach_type) {
 266 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 267         case V3_SVM_CPU:
 268         case V3_SVM_REV3_CPU:
 269             v3_init_svm_io_map(vm);
 270             v3_init_svm_msr_map(vm);
 271             v3_init_svm_exits(vm);
 272             break;
 273 #endif
 274 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 275         case V3_VMX_CPU:
 276         case V3_VMX_EPT_CPU:
 277         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 278             v3_init_vmx_io_map(vm);
 279             v3_init_vmx_msr_map(vm);
 280             break;
 281 #endif
 282         default:
 283             PrintError("Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 284             return -1;
 285     }
 286
 287     v3_register_hypercall(vm, GUEST_INFO_HCALL, info_hcall, NULL);
 288
 289     V3_Print("GUEST_INFO_HCALL=%x\n", GUEST_INFO_HCALL);
 290
 291     return 0;
 292 }
 293
 294
 295 int v3_free_vm_internal(struct v3_vm_info * vm) {
 296     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 297
 298     v3_remove_hypercall(vm, GUEST_INFO_HCALL);
 299
 300
 301
 302 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 303     v3_deinit_symbiotic_vm(vm);
 304 #endif
 305
 306     // init SVM/VMX
 307     switch (v3_mach_type) {
 308 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 309         case V3_SVM_CPU:
 310         case V3_SVM_REV3_CPU:
 311             v3_deinit_svm_io_map(vm);
 312             v3_deinit_svm_msr_map(vm);
 313             break;
 314 #endif
 315 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 316         case V3_VMX_CPU:
 317         case V3_VMX_EPT_CPU:
 318         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 319             v3_deinit_vmx_io_map(vm);
 320             v3_deinit_vmx_msr_map(vm);
 321             break;
 322 #endif
 323         default:
 324             PrintError("Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 325             return -1;
 326     }
 327
 328     v3_deinit_dev_mgr(vm);
 329
 330     v3_deinit_time_vm(vm);
 331
 332     v3_deinit_mem_hooks(vm);
 333     v3_delete_mem_map(vm);
 334     v3_deinit_shdw_impl(vm);
 335
 336     v3_deinit_ext_manager(vm);
 337     v3_deinit_intr_routers(vm);
 338     v3_deinit_host_events(vm);
 339
 340     v3_deinit_barrier(vm);
 341
 342     v3_deinit_cpuid_map(vm);
 343     v3_deinit_msr_map(vm);
 344     v3_deinit_io_map(vm);
 345     v3_deinit_hypercall_map(vm);
 346
 347     v3_deinit_exit_hooks(vm);
 348
 349 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 350     v3_deinit_telemetry(vm);
 351 #endif
 352
 353     v3_deinit_events(vm);
 354
 355
 356     return 0;
 357 }
 358
 359
 360 int v3_init_core(struct guest_info * core) {
 361     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 362     struct v3_vm_info * vm = core->vm_info;
 363
 364
 365
 366     /*
 367      * Initialize the subsystem data strutures
 368      */
 369 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 370     v3_init_core_telemetry(core);
 371 #endif
 372
 373     if (core->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 374         v3_init_shdw_pg_state(core);
 375     }
 376
 377     v3_init_time_core(core);
 378     v3_init_intr_controllers(core);
 379     v3_init_exception_state(core);
 380
 381     v3_init_decoder(core);
 382
 383
 384 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 385     v3_init_symbiotic_core(core);
 386 #endif
 387
 388     // init SVM/VMX
 389
 390
 391     switch (v3_mach_type) {
 392 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 393         case V3_SVM_CPU:
 394         case V3_SVM_REV3_CPU:
 395             if (v3_init_svm_vmcb(core, vm->vm_class) == -1) {
 396                 PrintError("Error in SVM initialization\n");
 397                 return -1;
 398             }
 399             break;
 400 #endif
 401 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 402         case V3_VMX_CPU:
 403         case V3_VMX_EPT_CPU:
 404         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 405             if (v3_init_vmx_vmcs(core, vm->vm_class) == -1) {
 406                 PrintError("Error in VMX initialization\n");
 407                 return -1;
 408             }
 409             break;
 410 #endif
 411         default:
 412             PrintError("Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 413             return -1;
 414     }
 415
 416     v3_init_exit_hooks_core(core);
 417
 418
 419     return 0;
 420 }
 421
 422
 423
 424 int v3_free_core(struct guest_info * core) {
 425     extern v3_cpu_arch_t v3_mach_type;
 426
 427
 428 #ifdef V3_CONFIG_SYMBIOTIC
 429     v3_deinit_symbiotic_core(core);
 430 #endif
 431
 432     v3_deinit_decoder(core);
 433
 434     v3_deinit_intr_controllers(core);
 435     v3_deinit_time_core(core);
 436
 437     if (core->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 438         v3_deinit_shdw_pg_state(core);
 439     }
 440
 441     v3_free_passthrough_pts(core);
 442
 443 #ifdef V3_CONFIG_TELEMETRY
 444     v3_deinit_core_telemetry(core);
 445 #endif
 446
 447     switch (v3_mach_type) {
 448 #ifdef V3_CONFIG_SVM
 449         case V3_SVM_CPU:
 450         case V3_SVM_REV3_CPU:
 451             if (v3_deinit_svm_vmcb(core) == -1) {
 452                 PrintError("Error in SVM initialization\n");
 453                 return -1;
 454             }
 455             break;
 456 #endif
 457 #ifdef V3_CONFIG_VMX
 458         case V3_VMX_CPU:
 459         case V3_VMX_EPT_CPU:
 460         case V3_VMX_EPT_UG_CPU:
 461             if (v3_deinit_vmx_vmcs(core) == -1) {
 462                 PrintError("Error in VMX initialization\n");
 463                 return -1;
 464             }
 465             break;
 466 #endif
 467         default:
 468             PrintError("Invalid CPU Type 0x%x\n", v3_mach_type);
 469             return -1;
 470     }
 471
 472     return 0;
 473 }
 474
 475
 476