palacios/src/palacios/vmm_ctrl_regs.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 #include <palacios/vmm_mem.h>
  21 #include <palacios/vmm.h>
  22 #include <palacios/vmcb.h>
  23 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  24 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  25 #include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
  26 #include <palacios/vmm_direct_paging.h>
  27 #include <palacios/svm.h>
  28
  29 #ifndef V3_CONFIG_DEBUG_CTRL_REGS
  30 #undef PrintDebug
  31 #define PrintDebug(fmt, args...)
  32 #endif
  33
  34
  35 static int handle_lmsw(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
  36 static int handle_clts(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
  37 static int handle_mov_to_cr0(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
  38
  39
  40 // First Attempt = 494 lines
  41 // current = 106 lines
  42 int v3_handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
  43     uchar_t instr[15];
  44     int ret;
  45     struct x86_instr dec_instr;
  46
  47     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
  48         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
  49     } else {
  50         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
  51     }
  52
  53     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
  54         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
  55         return -1;
  56     }
  57
  58
  59     if (dec_instr.op_type == V3_OP_LMSW) {
  60         if (handle_lmsw(info, &dec_instr) == -1) {
  61             return -1;
  62         }
  63     } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOV2CR) {
  64         if (handle_mov_to_cr0(info, &dec_instr) == -1) {
  65             return -1;
  66         }
  67     } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_CLTS) {
  68         if (handle_clts(info, &dec_instr) == -1) {
  69             return -1;
  70         }
  71     } else {
  72         PrintError(info->vm_info, info, "Unhandled opcode in handle_cr0_write\n");
  73         return -1;
  74     }
  75
  76     info->rip += dec_instr.instr_length;
  77
  78     return 0;
  79 }
  80
  81
  82
  83
  84 // The CR0 register only has flags in the low 32 bits
  85 // The hardware does a format check to make sure the high bits are zero
  86 // Because of this we can ignore the high 32 bits here
  87 static int handle_mov_to_cr0(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
  88     // 32 bit registers
  89     struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
  90     struct cr0_32 * new_cr0 = (struct cr0_32 *)(dec_instr->src_operand.operand);
  91     struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
  92     uint_t paging_transition = 0;
  93
  94     PrintDebug(info->vm_info, info, "MOV2CR0 (MODE=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
  95
  96     PrintDebug(info->vm_info, info, "OperandVal = %x, length=%d\n", *(uint_t *)new_cr0, dec_instr->src_operand.size);
  97
  98     PrintDebug(info->vm_info, info, "Old CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
  99     PrintDebug(info->vm_info, info, "Old Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);
 100
 101
 102     // We detect if this is a paging transition
 103     if (guest_cr0->pg != new_cr0->pg) {
 104         paging_transition = 1;
 105     }
 106
 107     // Guest always sees the value they wrote
 108     *guest_cr0 = *new_cr0;
 109
 110     // This value must always be set to 1
 111     guest_cr0->et = 1;
 112
 113     // Set the shadow register to catch non-virtualized flags
 114     *shadow_cr0 = *guest_cr0;
 115
 116     // Paging is always enabled
 117     shadow_cr0->pg = 1;
 118
 119     if (guest_cr0->pg == 0) {
 120         // If paging is not enabled by the guest, then we always enable write-protect to catch memory hooks
 121         shadow_cr0->wp = 1;
 122     }
 123
 124     // Was there a paging transition
 125     // Meaning we need to change the page tables
 126     if (paging_transition) {
 127         if (v3_get_vm_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
 128
 129             struct efer_64 * guest_efer  = (struct efer_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_efer);
 130             struct efer_64 * shadow_efer = (struct efer_64 *)&(info->ctrl_regs.efer);
 131
 132             // Check long mode LME to set LME
 133             if (guest_efer->lme == 1) {
 134                 PrintDebug(info->vm_info, info, "Enabing Long Mode\n");
 135                 guest_efer->lma = 1;
 136
 137                 shadow_efer->lma = 1;
 138                 shadow_efer->lme = 1;
 139
 140                 PrintDebug(info->vm_info, info, "New EFER %p\n", (void *)*(addr_t *)(shadow_efer));
 141             }
 142
 143             PrintDebug(info->vm_info, info, "Activating Shadow Page Tables\n");
 144
 145             if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
 146                 PrintError(info->vm_info, info, "Failed to activate shadow page tables\n");
 147                 return -1;
 148             }
 149         } else {
 150
 151             shadow_cr0->wp = 1;
 152
 153             if (v3_activate_passthrough_pt(info) == -1) {
 154                 PrintError(info->vm_info, info, "Failed to activate passthrough page tables\n");
 155                 return -1;
 156             }
 157         }
 158     }
 159
 160
 161     PrintDebug(info->vm_info, info, "New Guest CR0=%x\n",*(uint_t *)guest_cr0);
 162     PrintDebug(info->vm_info, info, "New CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167
 168
 169
 170 static int handle_clts(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
 171     // CLTS
 172     struct cr0_32 * real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
 173
 174     real_cr0->ts = 0;
 175
 176     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 177         struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 178         guest_cr0->ts = 0;
 179     }
 180     return 0;
 181 }
 182
 183
 184 static int handle_lmsw(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
 185     struct cr0_real * real_cr0  = (struct cr0_real *)&(info->ctrl_regs.cr0);
 186     // XED is a mess, and basically reverses the operand order for an LMSW
 187     struct cr0_real * new_cr0 = (struct cr0_real *)(dec_instr->dst_operand.operand);
 188     uchar_t new_cr0_val;
 189
 190     PrintDebug(info->vm_info, info, "LMSW\n");
 191
 192     new_cr0_val = (*(char*)(new_cr0)) & 0x0f;
 193
 194     PrintDebug(info->vm_info, info, "OperandVal = %x\n", new_cr0_val);
 195
 196     // We can just copy the new value through
 197     // we don't need to virtualize the lower 4 bits
 198     PrintDebug(info->vm_info, info, "Old CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);
 199     *(uchar_t*)real_cr0 &= 0xf0;
 200     *(uchar_t*)real_cr0 |= new_cr0_val;
 201     PrintDebug(info->vm_info, info, "New CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);
 202
 203
 204     // If Shadow paging is enabled we push the changes to the virtualized copy of cr0
 205     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 206         struct cr0_real * guest_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 207
 208         PrintDebug(info->vm_info, info, "Old Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);
 209         *(uchar_t*)guest_cr0 &= 0xf0;
 210         *(uchar_t*)guest_cr0 |= new_cr0_val;
 211         PrintDebug(info->vm_info, info, "New Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);
 212     }
 213     return 0;
 214 }
 215
 216
 217
 218
 219
 220 // First attempt = 253 lines
 221 // current = 51 lines
 222 int v3_handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
 223     uchar_t instr[15];
 224     int ret;
 225     struct x86_instr dec_instr;
 226
 227     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 228         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 229     } else {
 230         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 231     }
 232
 233
 234     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 235         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 236         return -1;
 237     }
 238
 239     if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOVCR2) {
 240         PrintDebug(info->vm_info, info, "MOVCR2 (mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 241
 242         if ((v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG) ||
 243             (v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
 244             struct cr0_64 * dst_reg = (struct cr0_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 245
 246             if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 247                 struct cr0_64 * guest_cr0 = (struct cr0_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 248                 *dst_reg = *guest_cr0;
 249             } else {
 250                 struct cr0_64 * shadow_cr0 = (struct cr0_64 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
 251                 *dst_reg = *shadow_cr0;
 252             }
 253
 254             PrintDebug(info->vm_info, info, "returned CR0: %p\n", (void *)*(addr_t *)dst_reg);
 255         } else {
 256             struct cr0_32 * dst_reg = (struct cr0_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 257
 258             if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 259                 struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
 260                 *dst_reg = *guest_cr0;
 261             } else {
 262                 struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
 263                 *dst_reg = *shadow_cr0;
 264             }
 265
 266             PrintDebug(info->vm_info, info, "returned CR0: %x\n", *(uint_t*)dst_reg);
 267         }
 268
 269     } else if (dec_instr.op_type == V3_OP_SMSW) {
 270         struct cr0_real * shadow_cr0 = (struct cr0_real *)&(info->ctrl_regs.cr0);
 271         struct cr0_real * dst_reg = (struct cr0_real *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 272         char cr0_val = *(char*)shadow_cr0 & 0x0f;
 273
 274         PrintDebug(info->vm_info, info, "SMSW\n");
 275
 276         // The lower 4 bits of the guest/shadow CR0 are mapped through
 277         // We can treat nested and shadow paging the same here
 278         *(char *)dst_reg &= 0xf0;
 279         *(char *)dst_reg |= cr0_val;
 280
 281     } else {
 282         PrintError(info->vm_info, info, "Unhandled opcode in handle_cr0_read\n");
 283         return -1;
 284     }
 285
 286     info->rip += dec_instr.instr_length;
 287
 288     return 0;
 289 }
 290
 291
 292
 293
 294 // First Attempt = 256 lines
 295 // current = 65 lines
 296 int v3_handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
 297     int ret;
 298     uchar_t instr[15];
 299     struct x86_instr dec_instr;
 300
 301     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 302         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 303     } else {
 304         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 305     }
 306
 307     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 308         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 309         return -1;
 310     }
 311
 312     if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOV2CR) {
 313         PrintDebug(info->vm_info, info, "MOV2CR3 (cpu_mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 314
 315         if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 316             PrintDebug(info->vm_info, info, "Old Shadow CR3=%p; Old Guest CR3=%p\n",
 317                        (void *)(addr_t)(info->ctrl_regs.cr3),
 318                        (void*)(addr_t)(info->shdw_pg_state.guest_cr3));
 319
 320
 321             // We update the guest CR3
 322             if (info->cpu_mode == LONG) {
 323                 struct cr3_64 * new_cr3 = (struct cr3_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 324                 struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 325                 *guest_cr3 = *new_cr3;
 326             } else {
 327                 struct cr3_32 * new_cr3 = (struct cr3_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 328                 struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 329                 *guest_cr3 = *new_cr3;
 330             }
 331
 332
 333             // If Paging is enabled in the guest then we need to change the shadow page tables
 334             if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
 335                 if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
 336                     PrintError(info->vm_info, info, "Failed to activate 32 bit shadow page table\n");
 337                     return -1;
 338                 }
 339             }
 340
 341             PrintDebug(info->vm_info, info, "New Shadow CR3=%p; New Guest CR3=%p\n",
 342                        (void *)(addr_t)(info->ctrl_regs.cr3),
 343                        (void*)(addr_t)(info->shdw_pg_state.guest_cr3));
 344
 345         } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
 346
 347             // This is just a passthrough operation which we probably don't need here
 348             if (info->cpu_mode == LONG) {
 349                 struct cr3_64 * new_cr3 = (struct cr3_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 350                 struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
 351                 *guest_cr3 = *new_cr3;
 352             } else {
 353                 struct cr3_32 * new_cr3 = (struct cr3_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 354                 struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
 355                 *guest_cr3 = *new_cr3;
 356             }
 357
 358         }
 359     } else {
 360         PrintError(info->vm_info, info, "Unhandled opcode in handle_cr3_write\n");
 361         return -1;
 362     }
 363
 364     info->rip += dec_instr.instr_length;
 365
 366     return 0;
 367 }
 368
 369
 370
 371 // first attempt = 156 lines
 372 // current = 36 lines
 373 int v3_handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
 374     uchar_t instr[15];
 375     int ret;
 376     struct x86_instr dec_instr;
 377
 378     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 379         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 380     } else {
 381         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 382     }
 383
 384     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 385         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 386         return -1;
 387     }
 388
 389     if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOVCR2) {
 390         PrintDebug(info->vm_info, info, "MOVCR32 (mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 391
 392         if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 393
 394             if ((v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG) ||
 395                 (v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
 396                 struct cr3_64 * dst_reg = (struct cr3_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 397                 struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 398                 *dst_reg = *guest_cr3;
 399             } else {
 400                 struct cr3_32 * dst_reg = (struct cr3_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 401                 struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 402                 *dst_reg = *guest_cr3;
 403             }
 404
 405         } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
 406
 407             // This is just a passthrough operation which we probably don't need here
 408             if ((v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG) ||
 409                 (v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
 410                 struct cr3_64 * dst_reg = (struct cr3_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 411                 struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
 412                 *dst_reg = *guest_cr3;
 413             } else {
 414                 struct cr3_32 * dst_reg = (struct cr3_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 415                 struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
 416                 *dst_reg = *guest_cr3;
 417             }
 418         }
 419
 420     } else {
 421         PrintError(info->vm_info, info, "Unhandled opcode in handle_cr3_read\n");
 422         return -1;
 423     }
 424
 425     info->rip += dec_instr.instr_length;
 426
 427     return 0;
 428 }
 429
 430
 431 //return guest cr4 - shadow PAE is always on
 432 int v3_handle_cr4_read(struct guest_info * info) {
 433     uchar_t instr[15];
 434     int ret;
 435     struct x86_instr dec_instr;
 436
 437     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 438         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 439     } else {
 440         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 441     }
 442
 443     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 444         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 445         return -1;
 446     }
 447     if (dec_instr.op_type != V3_OP_MOVCR2) {
 448         PrintError(info->vm_info, info, "Invalid opcode in read CR4\n");
 449         return -1;
 450     }
 451
 452         if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 453
 454             if ((v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG) ||
 455                 (v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
 456                 struct cr4_64 * dst_reg = (struct cr4_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 457                 struct cr4_64 * guest_cr4 = (struct cr4_64 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
 458                 *dst_reg = *guest_cr4;
 459             }
 460             else {
 461                 struct cr4_32 * dst_reg = (struct cr4_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 462                 struct cr4_32 * guest_cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr4);
 463                 *dst_reg = *guest_cr4;
 464             }
 465
 466         } else if (info->shdw_pg_mode == NESTED_PAGING) {
 467
 468
 469             if ((v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG) ||
 470                 (v3_get_vm_cpu_mode(info) == LONG_32_COMPAT)) {
 471                 struct cr4_64 * dst_reg = (struct cr4_64 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 472                 struct cr4_64 * guest_cr4 = (struct cr4_64 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
 473                 *dst_reg = *guest_cr4;
 474             } else {
 475                 struct cr4_32 * dst_reg = (struct cr4_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 476                 struct cr4_32 * guest_cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
 477                 *dst_reg = *guest_cr4;
 478             }
 479         }
 480
 481         info->rip += dec_instr.instr_length;
 482     return 0;
 483 }
 484
 485
 486 int v3_handle_cr4_write(struct guest_info * info) {
 487     uchar_t instr[15];
 488     int ret;
 489     int flush_tlb=0;
 490     struct x86_instr dec_instr;
 491     v3_cpu_mode_t cpu_mode = v3_get_vm_cpu_mode(info);
 492
 493     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 494         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 495     } else {
 496         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 497     }
 498
 499     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 500         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 501         return -1;
 502     }
 503
 504     if (dec_instr.op_type != V3_OP_MOV2CR) {
 505         PrintError(info->vm_info, info, "Invalid opcode in write to CR4\n");
 506         return -1;
 507     }
 508
 509     // Check to see if we need to flush the tlb
 510
 511
 512     if (v3_get_vm_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
 513         struct cr4_32 * new_cr4 = (struct cr4_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 514         struct cr4_32 * cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr4);
 515
 516         // if pse, pge, or pae have changed while PG (in any mode) is on
 517         // the side effect is a TLB flush, which means we need to
 518         // toss the current shadow page tables too
 519         //
 520         //
 521         // TODO - PAE FLAG needs to be special cased
 522         if ((cr4->pse != new_cr4->pse) ||
 523             (cr4->pge != new_cr4->pge) ||
 524             (cr4->pae != new_cr4->pae)) {
 525             PrintDebug(info->vm_info, info, "Handling PSE/PGE/PAE -> TLBFlush case, flag set\n");
 526             flush_tlb = 1;
 527
 528         }
 529     }
 530
 531
 532     if ((cpu_mode == PROTECTED) || (cpu_mode == PROTECTED_PAE)) {
 533         struct cr4_32 * new_cr4 = (struct cr4_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 534         struct cr4_32 * shadow_cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
 535         struct cr4_32 * guest_cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr4);
 536         PrintDebug(info->vm_info, info, "OperandVal = %x, length = %d\n", *(uint_t *)new_cr4, dec_instr.src_operand.size);
 537         PrintDebug(info->vm_info, info, "Old guest CR4=%x\n", *(uint_t *)guest_cr4);
 538
 539         if ((info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING)) {
 540             if (v3_get_vm_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM) {
 541
 542                 if ((guest_cr4->pae == 0) && (new_cr4->pae == 1)) {
 543                     PrintDebug(info->vm_info, info, "Creating PAE passthrough tables\n");
 544
 545                     // create 32 bit PAE direct map page table
 546                     if (v3_reset_passthrough_pts(info) == -1) {
 547                         PrintError(info->vm_info, info, "Could not create 32 bit PAE passthrough pages tables\n");
 548                         return -1;
 549                     }
 550
 551                     // reset cr3 to new page tables
 552                     info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
 553
 554                 } else if ((guest_cr4->pae == 1) && (new_cr4->pae == 0)) {
 555                     // Create passthrough standard 32bit pagetables
 556                     PrintError(info->vm_info, info, "Switching From PAE to Protected mode not supported\n");
 557                     return -1;
 558                 }
 559             }
 560         }
 561
 562         *guest_cr4 = *new_cr4;
 563         *shadow_cr4 = *guest_cr4;
 564         shadow_cr4->pae = 1;   // always on for the shadow pager
 565         PrintDebug(info->vm_info, info, "New guest CR4=%x and shadow CR4=%x\n", *(uint_t *)guest_cr4,*(uint_t*)shadow_cr4);
 566
 567     } else if ((cpu_mode == LONG) || (cpu_mode == LONG_32_COMPAT)) {
 568         struct cr4_64 * new_cr4 = (struct cr4_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
 569         struct cr4_64 * cr4 = (struct cr4_64 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
 570
 571         PrintDebug(info->vm_info, info, "Old CR4=%p\n", (void *)*(addr_t *)cr4);
 572         PrintDebug(info->vm_info, info, "New CR4=%p\n", (void *)*(addr_t *)new_cr4);
 573
 574         if (new_cr4->pae == 0) {
 575             // cannot turn off PAE in long mode GPF the guest
 576             PrintError(info->vm_info, info, "Cannot disable PAE in long mode, should send GPF\n");
 577             return -1;
 578         }
 579
 580         *cr4 = *new_cr4;
 581
 582     } else {
 583         PrintError(info->vm_info, info, "CR4 write not supported in CPU_MODE: %s\n", v3_cpu_mode_to_str(cpu_mode));
 584         return -1;
 585     }
 586
 587     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 588         if (flush_tlb) {
 589             PrintDebug(info->vm_info, info, "Handling PSE/PGE/PAE -> TLBFlush (doing flush now!)\n");
 590             if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
 591                 PrintError(info->vm_info, info, "Failed to activate shadow page tables when emulating TLB flush in handling cr4 write\n");
 592                 return -1;
 593             }
 594         }
 595     }
 596
 597     info->rip += dec_instr.instr_length;
 598     return 0;
 599 }
 600
 601
 602 /*
 603   The CR8 and APIC TPR interaction are kind of crazy.
 604
 605   CR8 mandates that the priority class is in bits 3:0
 606
 607   The interaction of CR8 and an actual APIC is somewhat implementation dependent, but
 608   a basic current APIC has the priority class at 7:4 and the *subclass* at 3:0
 609
 610   The APIC TPR (both fields) can be written as the APIC register
 611   A write to CR8 sets the priority class field, and should zero the subclass
 612   A read from CR8 gets just the priority class field
 613
 614   In the apic_tpr storage location, we have:
 615
 616      zeros [class] [subclass]
 617
 618   Because of this, an APIC implementation should use apic_tpr to store its TPR
 619   In fact, it *should* do this, otherwise its TPR may get out of sync with the architected TPR
 620
 621   On a CR8 read, we return just
 622
 623      zeros 0000  [class]
 624
 625   On a CR8 write, we set the register to
 626
 627      zeros [class] 0000
 628
 629 */
 630
 631 int v3_handle_cr8_write(struct guest_info * info) {
 632     int ret;
 633     uchar_t instr[15];
 634     struct x86_instr dec_instr;
 635
 636     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 637         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 638     } else {
 639         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 640     }
 641
 642     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 643         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 644         return -1;
 645     }
 646
 647     if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOV2CR) {
 648         PrintDebug(info->vm_info, info, "MOV2CR8 (cpu_mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 649
 650         if ((info->cpu_mode == LONG) ||
 651             (info->cpu_mode == LONG_32_COMPAT)) {
 652             uint64_t *val = (uint64_t *)(dec_instr.src_operand.operand);
 653
 654             info->ctrl_regs.apic_tpr = (*val & 0xf) << 4;
 655
 656             V3_Print(info->vm_info, info, "Write of CR8 sets apic_tpr to 0x%llx\n",info->ctrl_regs.apic_tpr);
 657
 658         }  else {
 659             // probably should raise exception here
 660         }
 661     } else {
 662         PrintError(info->vm_info, info, "Unhandled opcode in handle_cr8_write\n");
 663         return -1;
 664     }
 665
 666     info->rip += dec_instr.instr_length;
 667
 668     return 0;
 669 }
 670
 671
 672
 673 int v3_handle_cr8_read(struct guest_info * info) {
 674     uchar_t instr[15];
 675     int ret;
 676     struct x86_instr dec_instr;
 677
 678     if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 679         ret = v3_read_gpa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 680     } else {
 681         ret = v3_read_gva_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 682     }
 683
 684     if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
 685         PrintError(info->vm_info, info, "Could not decode instruction\n");
 686         return -1;
 687     }
 688
 689     if (dec_instr.op_type == V3_OP_MOVCR2) {
 690         PrintDebug(info->vm_info, info, "MOVCR82 (mode=%s)\n", v3_cpu_mode_to_str(info->cpu_mode));
 691
 692         if ((info->cpu_mode == LONG) ||
 693             (info->cpu_mode == LONG_32_COMPAT)) {
 694             uint64_t *dst_reg = (uint64_t *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 695
 696             *dst_reg = (info->ctrl_regs.apic_tpr >> 4) & 0xf;
 697
 698             V3_Print(info->vm_info, info, "Read of CR8 (apic_tpr) returns 0x%llx\n",*dst_reg);
 699
 700         } else {
 701             // probably should raise exception
 702         }
 703
 704     } else {
 705         PrintError(info->vm_info, info, "Unhandled opcode in handle_cr8_read\n");
 706         return -1;
 707     }
 708
 709     info->rip += dec_instr.instr_length;
 710
 711     return 0;
 712 }
 713
 714
 715 int v3_handle_efer_read(struct guest_info * core, uint_t msr, struct v3_msr * dst, void * priv_data) {
 716     PrintDebug(core->vm_info, core, "EFER Read HI=%x LO=%x\n", core->shdw_pg_state.guest_efer.hi, core->shdw_pg_state.guest_efer.lo);
 717
 718     dst->value = core->shdw_pg_state.guest_efer.value;
 719
 720     return 0;
 721 }
 722
 723
 724 int v3_handle_efer_write(struct guest_info * core, uint_t msr, struct v3_msr src, void * priv_data) {
 725     struct v3_msr *  vm_efer     = &(core->shdw_pg_state.guest_efer);
 726     struct efer_64 * hw_efer     = (struct efer_64 *)&(core->ctrl_regs.efer);
 727     struct efer_64   old_hw_efer = *((struct efer_64 *)&core->ctrl_regs.efer);
 728
 729     PrintDebug(core->vm_info, core, "EFER Write HI=%x LO=%x\n", src.hi, src.lo);
 730
 731     // Set EFER value seen by guest if it reads EFER
 732     vm_efer->value = src.value;
 733
 734     // Set EFER value seen by hardware while the guest is running
 735     *(uint64_t *)hw_efer = src.value;
 736
 737     // We have gotten here either because we are using
 738     // shadow paging, or we are using nested paging on SVM
 739     // In the latter case, we don't need to do anything
 740     // like the following
 741     if (core->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
 742       // Catch unsupported features
 743       if ((old_hw_efer.lme == 1) && (hw_efer->lme == 0)) {
 744         PrintError(core->vm_info, core, "Disabling long mode once it has been enabled is not supported\n");
 745         return -1;
 746       }
 747
 748       // Set LME and LMA bits seen by hardware
 749       if (old_hw_efer.lme == 0) {
 750         // Long mode was not previously enabled, so the lme bit cannot
 751         // be set yet. It will be set later when the guest sets CR0.PG
 752         // to enable paging.
 753         hw_efer->lme = 0;
 754       } else {
 755         // Long mode was previously enabled. Ensure LMA bit is set.
 756         // VMX does not automatically set LMA, and this should not affect SVM.
 757         hw_efer->lma = 1;
 758       }
 759     }
 760
 761
 762     PrintDebug(core->vm_info, core, "RIP=%p\n", (void *)core->rip);
 763     PrintDebug(core->vm_info, core, "New EFER value HW(hi=%p), VM(hi=%p)\n", (void *)*(uint64_t *)hw_efer, (void *)vm_efer->value);
 764
 765
 766     return 0;
 767 }
 768
 769 int v3_handle_vm_cr_read(struct guest_info * core, uint_t msr, struct v3_msr * dst, void * priv_data) {
 770     /* tell the guest that the BIOS disabled SVM, that way it doesn't get
 771      * confused by the fact that CPUID reports SVM as available but it still
 772      * cannot be used
 773      */
 774     dst->value = SVM_VM_CR_MSR_lock | SVM_VM_CR_MSR_svmdis;
 775     PrintDebug(core->vm_info, core, "VM_CR Read HI=%x LO=%x\n", dst->hi, dst->lo);
 776     return 0;
 777 }
 778
 779 int v3_handle_vm_cr_write(struct guest_info * core, uint_t msr, struct v3_msr src, void * priv_data) {
 780     PrintDebug(core->vm_info, core, "VM_CR Write\n");
 781     PrintDebug(core->vm_info, core, "VM_CR Write Values: HI=%x LO=%x\n", src.hi, src.lo);
 782
 783     /* writes to LOCK and SVMDIS are silently ignored (according to the spec),
 784      * other writes indicate the guest wants to use some feature we haven't
 785      * implemented
 786      */
 787     if (src.value & ~(SVM_VM_CR_MSR_lock | SVM_VM_CR_MSR_svmdis)) {
 788         PrintDebug(core->vm_info, core, "VM_CR write sets unsupported bits: HI=%x LO=%x\n", src.hi, src.lo);
 789         return -1;
 790     }
 791
 792     return 0;
 793 }