palacios/src/palacios/vmm_mem.c

   1 /* (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu> */
   2 /* (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org> */
   3
   4
   5 #include <palacios/vmm_mem.h>
   6 #include <palacios/vmm.h>
   7 #include <palacios/vmm_util.h>
   8 #include <palacios/vmm_decoder.h>
   9
  10
  11
  12 void init_shadow_region(struct shadow_region * entry,
  13                         addr_t               guest_addr_start,
  14                         addr_t               guest_addr_end,
  15                         guest_region_type_t  guest_region_type,
  16                         host_region_type_t   host_region_type)
  17 {
  18   entry->guest_type = guest_region_type;
  19   entry->guest_start = guest_addr_start;
  20   entry->guest_end = guest_addr_end;
  21   entry->host_type = host_region_type;
  22   entry->host_addr = 0;
  23   entry->next=entry->prev = NULL;
  24 }
  25
  26 int add_shadow_region_passthrough( struct guest_info *  guest_info,
  27                                    addr_t               guest_addr_start,
  28                                    addr_t               guest_addr_end,
  29                                    addr_t               host_addr)
  30 {
  31   struct shadow_region * entry = (struct shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct shadow_region));
  32
  33   init_shadow_region(entry, guest_addr_start, guest_addr_end,
  34                      GUEST_REGION_PHYSICAL_MEMORY, HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY);
  35   entry->host_addr = host_addr;
  36
  37   return add_shadow_region(&(guest_info->mem_map), entry);
  38 }
  39
  40 int hook_guest_mem(struct guest_info * info, addr_t guest_addr_start, addr_t guest_addr_end,
  41                    int (*read)(addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data),
  42                    int (*write)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),
  43                    void * priv_data) {
  44
  45   struct shadow_region * entry = (struct shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct shadow_region));
  46   struct vmm_mem_hook * hook = (struct vmm_mem_hook *)V3_Malloc(sizeof(struct vmm_mem_hook));
  47
  48   memset(hook, 0, sizeof(struct vmm_mem_hook));
  49
  50   hook->read = read;
  51   hook->write = write;
  52   hook->region = entry;
  53   hook->priv_data = priv_data;
  54
  55
  56   init_shadow_region(entry, guest_addr_start, guest_addr_end,
  57                      GUEST_REGION_PHYSICAL_MEMORY, HOST_REGION_HOOK);
  58
  59   entry->host_addr = (addr_t)hook;
  60
  61   return add_shadow_region(&(info->mem_map), entry);
  62 }
  63
  64
  65 struct vmm_mem_hook * get_mem_hook(struct guest_info * info, addr_t guest_addr) {
  66   struct shadow_region * region = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_addr);
  67
  68   if (region == NULL) {
  69     PrintDebug("Could not find shadow region for addr: %x\n", guest_addr);
  70     return NULL;
  71   }
  72
  73   return (struct vmm_mem_hook *)(region->host_addr);
  74 }
  75
  76
  77 /* mem_addr is the guest physical memory address */
  78 static int mem_hook_dispatch(struct guest_info * info,
  79                              addr_t fault_gva, addr_t fault_gpa,
  80                              pf_error_t access_info, struct vmm_mem_hook * hook)
  81 {
  82
  83   // emulate and then dispatch
  84   // or dispatch and emulate
  85
  86
  87   if (access_info.write == 1) {
  88     if (v3_emulate_memory_write(info, fault_gva, hook->write, fault_gpa, hook->priv_data) == -1) {
  89       PrintError("Memory write emulation failed\n");
  90       return -1;
  91     }
  92
  93   } else {
  94     if (v3_emulate_memory_read(info, fault_gva, hook->read, fault_gpa, hook->priv_data) == -1) {
  95       PrintError("Memory read emulation failed\n");
  96       return -1;
  97     }
  98   }
  99
 100   return 0;
 101 }
 102
 103
 104 int handle_special_page_fault(struct guest_info * info,
 105                               addr_t fault_gva, addr_t fault_gpa,
 106                               pf_error_t access_info)
 107 {
 108   struct shadow_region * reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), fault_gpa);
 109
 110   switch (reg->host_type) {
 111   case HOST_REGION_HOOK:
 112     return mem_hook_dispatch(info, fault_gva, fault_gpa, access_info, (struct vmm_mem_hook *)(reg->host_addr));
 113   default:
 114     return -1;
 115   }
 116
 117   return 0;
 118
 119 }
 120
 121
 122
 123 void init_shadow_map(struct guest_info * info) {
 124   struct shadow_map * map = &(info->mem_map);
 125
 126   map->num_regions = 0;
 127
 128   map->head = NULL;
 129 }
 130
 131
 132 void free_shadow_map(struct shadow_map * map) {
 133   struct shadow_region * cursor = map->head;
 134   struct shadow_region * tmp = NULL;
 135
 136   while(cursor) {
 137     tmp = cursor;
 138     cursor = cursor->next;
 139     V3_Free(tmp);
 140   }
 141
 142   V3_Free(map);
 143 }
 144
 145
 146
 147
 148 int add_shadow_region(struct shadow_map * map,
 149                       struct shadow_region * region)
 150 {
 151   struct shadow_region * cursor = map->head;
 152
 153   PrintDebug("Adding Shadow Region: (0x%x-0x%x)\n", region->guest_start, region->guest_end);
 154
 155   if ((!cursor) || (cursor->guest_start >= region->guest_end)) {
 156     region->prev = NULL;
 157     region->next = cursor;
 158     map->num_regions++;
 159     map->head = region;
 160     return 0;
 161   }
 162
 163   while (cursor) {
 164     // Check if it overlaps with the current cursor
 165     if ((cursor->guest_end > region->guest_start) && (cursor->guest_start < region->guest_start)) {
 166       // overlaps not allowed
 167       return -1;
 168     }
 169
 170     if (!(cursor->next)) {
 171       // add to the end of the list
 172       cursor->next = region;
 173       region->prev = cursor;
 174       region->next = NULL;
 175       map->num_regions++;
 176       return 0;
 177     } else if (cursor->next->guest_start >= region->guest_end) {
 178       // add here
 179       region->next = cursor->next;
 180       region->prev = cursor;
 181
 182       cursor->next->prev = region;
 183       cursor->next = region;
 184
 185       map->num_regions++;
 186
 187       return 0;
 188     } else if (cursor->next->guest_end <= region->guest_start) {
 189       cursor = cursor->next;
 190     } else {
 191       // This cannot happen!
 192       // we should panic here
 193       return -1;
 194     }
 195   }
 196
 197   // This cannot happen
 198   // We should panic here
 199   return -1;
 200 }
 201
 202
 203 int delete_shadow_region(struct shadow_map * map,
 204                          addr_t guest_start,
 205                          addr_t guest_end) {
 206   return -1;
 207 }
 208
 209
 210
 211 struct shadow_region *get_shadow_region_by_index(struct shadow_map *  map,
 212                                                  uint_t index) {
 213   struct shadow_region * reg = map->head;
 214   uint_t i = 0;
 215
 216   while (reg) {
 217     if (i == index) {
 218       return reg;
 219     }
 220     reg = reg->next;
 221     i++;
 222   }
 223   return NULL;
 224 }
 225
 226
 227 struct shadow_region * get_shadow_region_by_addr(struct shadow_map * map,
 228                                                  addr_t addr) {
 229   struct shadow_region * reg = map->head;
 230
 231   while (reg) {
 232     if ((reg->guest_start <= addr) && (reg->guest_end > addr)) {
 233       return reg;
 234     } else if (reg->guest_start > addr) {
 235       return NULL;
 236     } else {
 237       reg = reg->next;
 238     }
 239   }
 240   return NULL;
 241 }
 242
 243
 244 host_region_type_t get_shadow_addr_type(struct guest_info * info, addr_t guest_addr) {
 245   struct shadow_region * reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_addr);
 246
 247   if (!reg) {
 248     return HOST_REGION_INVALID;
 249   } else {
 250     return reg->host_type;
 251   }
 252 }
 253
 254 addr_t get_shadow_addr(struct guest_info * info, addr_t guest_addr) {
 255   struct shadow_region * reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_addr);
 256
 257   if (!reg) {
 258     return 0;
 259   } else {
 260     return (guest_addr - reg->guest_start) + reg->host_addr;
 261   }
 262 }
 263
 264
 265 host_region_type_t lookup_shadow_map_addr(struct shadow_map * map, addr_t guest_addr, addr_t * host_addr) {
 266   struct shadow_region * reg = get_shadow_region_by_addr(map, guest_addr);
 267
 268   if (!reg) {
 269     // No mapping exists
 270     return HOST_REGION_INVALID;
 271   } else {
 272     switch (reg->host_type) {
 273     case HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY:
 274      *host_addr = (guest_addr - reg->guest_start) + reg->host_addr;
 275      return reg->host_type;
 276     case HOST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE:
 277     case HOST_REGION_UNALLOCATED:
 278       // ...
 279     default:
 280       *host_addr = 0;
 281       return reg->host_type;
 282     }
 283   }
 284 }
 285
 286
 287 void print_shadow_map(struct shadow_map * map) {
 288   struct shadow_region * cur = map->head;
 289   int i = 0;
 290
 291   PrintDebug("Memory Layout (regions: %d) \n", map->num_regions);
 292
 293   while (cur) {
 294     PrintDebug("%d:  0x%x - 0x%x (%s) -> ", i, cur->guest_start, cur->guest_end - 1,
 295                cur->guest_type == GUEST_REGION_PHYSICAL_MEMORY ? "GUEST_REGION_PHYSICAL_MEMORY" :
 296                cur->guest_type == GUEST_REGION_NOTHING ? "GUEST_REGION_NOTHING" :
 297                cur->guest_type == GUEST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE ? "GUEST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE" :
 298                "UNKNOWN");
 299     if (cur->host_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY ||
 300         cur->host_type == HOST_REGION_UNALLOCATED ||
 301         cur->host_type == HOST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE) {
 302       PrintDebug("0x%x", cur->host_addr);
 303     }
 304     PrintDebug("(%s)\n",
 305                cur->host_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY ? "HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY" :
 306                cur->host_type == HOST_REGION_UNALLOCATED ? "HOST_REGION_UNALLOACTED" :
 307                cur->host_type == HOST_REGION_HOOK ? "HOST_REGION_HOOK" :
 308                cur->host_type == HOST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE ? "HOST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE" :
 309                cur->host_type == HOST_REGION_REMOTE ? "HOST_REGION_REMOTE" :
 310                cur->host_type == HOST_REGION_SWAPPED ? "HOST_REGION_SWAPPED" :
 311                "UNKNOWN");
 312     cur = cur->next;
 313     i++;
 314   }
 315 }
 316
 317
 318
 319
 320
 321
 322
 323
 324
 325
 326 #ifdef VMM_MEM_TEST
 327
 328
 329 #include <stdlib.h>
 330 #include <stdio.h>
 331 #include <stdarg.h>
 332
 333
 334
 335
 336
 337 struct vmm_os_hooks * os_hooks;
 338
 339 void * TestMalloc(uint_t size) {
 340   return malloc(size);
 341 }
 342
 343 void * TestAllocatePages(int size) {
 344   return malloc(4096 * size);
 345 }
 346
 347
 348 void TestPrint(const char * fmt, ...) {
 349   va_list args;
 350
 351   va_start(args, fmt);
 352   vprintf(fmt, args);
 353   va_end(args);
 354 }
 355
 356 int mem_list_add_test_1(  vmm_mem_list_t * list) {
 357
 358   uint_t offset = 0;
 359
 360   PrintDebug("\n\nTesting Memory List\n");
 361
 362   init_mem_list(list);
 363
 364   offset = PAGE_SIZE * 6;
 365   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", offset, offset + (PAGE_SIZE * 10));
 366   add_mem_list_pages(list, offset, 10);
 367   print_mem_list(list);
 368
 369
 370   offset = 0;
 371   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", offset, offset + PAGE_SIZE * 4);
 372   add_mem_list_pages(list, offset, 4);
 373   print_mem_list(list);
 374
 375   offset = PAGE_SIZE * 20;
 376   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", offset, offset + (PAGE_SIZE * 1));
 377   add_mem_list_pages(list, offset, 1);
 378   print_mem_list(list);
 379
 380   offset = PAGE_SIZE * 21;
 381   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", offset, offset + (PAGE_SIZE * 3));
 382   add_mem_list_pages(list, offset, 3);
 383   print_mem_list(list);
 384
 385
 386   offset = PAGE_SIZE * 10;
 387   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", offset, offset + (PAGE_SIZE * 30));
 388   add_mem_list_pages(list, offset, 30);
 389   print_mem_list(list);
 390
 391
 392   offset = PAGE_SIZE * 5;
 393   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", offset, offset + (PAGE_SIZE * 1));
 394   add_mem_list_pages(list, offset, 1);
 395   print_mem_list(list);
 396
 397
 398
 399   return 0;
 400 }
 401
 402
 403 int mem_layout_add_test_1(vmm_mem_layout_t * layout) {
 404
 405
 406   uint_t start = 0;
 407   uint_t end = 0;
 408
 409   PrintDebug("\n\nTesting Memory Layout\n");
 410
 411   init_mem_layout(layout);
 412
 413   start = 0x6000;
 414   end = 0x10000;;
 415   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", start, end);
 416   add_guest_mem_range(layout, start, end);
 417   print_mem_layout(layout);
 418
 419
 420   start = 0x1000;
 421   end = 0x3000;
 422   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", start, end);
 423   add_guest_mem_range(layout, start, end);
 424   print_mem_layout(layout);
 425
 426   start = 0x2000;
 427   end = 0x6000;
 428   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", start, end);
 429   add_guest_mem_range(layout, start, end);
 430   print_mem_layout(layout);
 431
 432   start = 0x4000;
 433   end = 0x5000;
 434   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", start, end);
 435   add_guest_mem_range(layout, start, end);
 436   print_mem_layout(layout);
 437
 438
 439   start = 0x5000;
 440   end = 0x7000;
 441   PrintDebug("Adding 0x%x - 0x%x\n", start, end);
 442   add_guest_mem_range(layout, start, end);
 443   print_mem_layout(layout);
 444
 445
 446
 447
 448   return 0;
 449 }
 450
 451
 452
 453 int main(int argc, char ** argv) {
 454   struct vmm_os_hooks dummy_hooks;
 455   os_hooks = &dummy_hooks;
 456
 457   vmm_mem_layout_t layout;
 458   vmm_mem_list_t list;
 459
 460   os_hooks->malloc = &TestMalloc;
 461   os_hooks->free = &free;
 462   os_hooks->print_debug = &TestPrint;
 463   os_hooks->allocate_pages = &TestAllocatePages;
 464
 465
 466
 467   printf("mem_list_add_test_1: %d\n", mem_list_add_test_1(&list));
 468   printf("layout_add_test_1: %d\n", mem_layout_add_test_1(&layout));
 469
 470   return 0;
 471 }
 472 #endif
 473
 474
 475
 476
 477
 478