palacios/src/palacios/vmm_mem.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/vmm_util.h>
  23 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  24
  25
  26
  27
  28
  29
  30
  31 static inline
  32 struct v3_shadow_region * insert_shadow_region(struct guest_info * info,
  33                                                struct v3_shadow_region * region);
  34
  35
  36
  37 void v3_init_shadow_map(struct guest_info * info) {
  38   info->mem_map.rb_node = NULL;
  39 }
  40
  41 void v3_delete_shadow_map(struct guest_info * info) {
  42   struct rb_node * node = v3_rb_first(&(info->mem_map));
  43   struct v3_shadow_region * reg;
  44   struct rb_node * tmp_node = NULL;
  45
  46    while (node) {
  47     reg = rb_entry(node, struct v3_shadow_region, tree_node);
  48     tmp_node = node;
  49     node = v3_rb_next(node);
  50
  51     v3_delete_shadow_region(info, reg);
  52   }
  53 }
  54
  55
  56
  57
  58 int v3_add_shadow_mem( struct guest_info *  info,
  59                        addr_t               guest_addr_start,
  60                        addr_t               guest_addr_end,
  61                        addr_t               host_addr)
  62 {
  63   struct v3_shadow_region * entry = (struct v3_shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_shadow_region));
  64
  65   entry->guest_start = guest_addr_start;
  66   entry->guest_end = guest_addr_end;
  67   entry->host_type = SHDW_REGION_ALLOCATED;
  68   entry->host_addr = host_addr;
  69   entry->write_hook = NULL;
  70   entry->read_hook = NULL;
  71   entry->priv_data = NULL;
  72
  73   if (insert_shadow_region(info, entry)) {
  74     V3_Free(entry);
  75     return -1;
  76   }
  77
  78   return 0;
  79 }
  80
  81
  82
  83 int v3_hook_write_mem(struct guest_info * info, addr_t guest_addr_start, addr_t guest_addr_end,
  84                       addr_t host_addr,
  85                       int (*write)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),
  86                       void * priv_data) {
  87
  88   struct v3_shadow_region * entry = (struct v3_shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_shadow_region));
  89
  90
  91   entry->guest_start = guest_addr_start;
  92   entry->guest_end = guest_addr_end;
  93   entry->host_type = SHDW_REGION_WRITE_HOOK;
  94   entry->host_addr = host_addr;
  95   entry->write_hook = write;
  96   entry->read_hook = NULL;
  97   entry->priv_data = priv_data;
  98
  99   if (insert_shadow_region(info, entry)) {
 100     V3_Free(entry);
 101     return -1;
 102   }
 103
 104   return 0;
 105 }
 106
 107 int v3_hook_full_mem(struct guest_info * info, addr_t guest_addr_start, addr_t guest_addr_end,
 108                      int (*read)(addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data),
 109                      int (*write)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),
 110                      void * priv_data) {
 111
 112   struct v3_shadow_region * entry = (struct v3_shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_shadow_region));
 113
 114   entry->guest_start = guest_addr_start;
 115   entry->guest_end = guest_addr_end;
 116   entry->host_type = SHDW_REGION_FULL_HOOK;
 117   entry->host_addr = (addr_t)NULL;
 118   entry->write_hook = write;
 119   entry->read_hook = read;
 120   entry->priv_data = priv_data;
 121
 122   if (insert_shadow_region(info, entry)) {
 123     V3_Free(entry);
 124     return -1;
 125   }
 126
 127   return 0;
 128 }
 129
 130
 131
 132
 133 static inline
 134 struct v3_shadow_region * __insert_shadow_region(struct guest_info * info,
 135                                                  struct v3_shadow_region * region) {
 136   struct rb_node ** p = &(info->mem_map.rb_node);
 137   struct rb_node * parent = NULL;
 138   struct v3_shadow_region * tmp_region;
 139
 140   while (*p) {
 141     parent = *p;
 142     tmp_region = rb_entry(parent, struct v3_shadow_region, tree_node);
 143
 144     if (region->guest_end <= tmp_region->guest_start) {
 145       p = &(*p)->rb_left;
 146     } else if (region->guest_start >= tmp_region->guest_end) {
 147       p = &(*p)->rb_right;
 148     } else {
 149       return tmp_region;
 150     }
 151   }
 152
 153   rb_link_node(&(region->tree_node), parent, p);
 154
 155   return NULL;
 156 }
 157
 158
 159 static inline
 160 struct v3_shadow_region * insert_shadow_region(struct guest_info * info,
 161                                                struct v3_shadow_region * region) {
 162   struct v3_shadow_region * ret;
 163
 164   if ((ret = __insert_shadow_region(info, region))) {
 165     return ret;
 166   }
 167
 168   v3_rb_insert_color(&(region->tree_node), &(info->mem_map));
 169
 170   return NULL;
 171 }
 172
 173
 174
 175
 176
 177
 178
 179
 180 int handle_special_page_fault(struct guest_info * info,
 181                               addr_t fault_gva, addr_t fault_gpa,
 182                               pf_error_t access_info)
 183 {
 184  struct v3_shadow_region * reg = v3_get_shadow_region(info, fault_gpa);
 185
 186   PrintDebug("Handling Special Page Fault\n");
 187
 188   switch (reg->host_type) {
 189   case SHDW_REGION_WRITE_HOOK:
 190     return v3_handle_mem_wr_hook(info, fault_gva, fault_gpa, reg, access_info);
 191   case SHDW_REGION_FULL_HOOK:
 192     return v3_handle_mem_full_hook(info, fault_gva, fault_gpa, reg, access_info);
 193   default:
 194     return -1;
 195   }
 196
 197   return 0;
 198
 199 }
 200
 201 int v3_handle_mem_wr_hook(struct guest_info * info, addr_t guest_va, addr_t guest_pa,
 202                           struct v3_shadow_region * reg, pf_error_t access_info) {
 203
 204   addr_t write_src_addr = 0;
 205
 206   int write_len = v3_emulate_write_op(info, guest_va, guest_pa, &write_src_addr);
 207
 208   if (write_len == -1) {
 209     PrintError("Emulation failure in write hook\n");
 210     return -1;
 211   }
 212
 213
 214   if (reg->write_hook(guest_pa, (void *)write_src_addr, write_len, reg->priv_data) != write_len) {
 215     PrintError("Memory write hook did not return correct value\n");
 216     return -1;
 217   }
 218
 219   return 0;
 220 }
 221
 222 int v3_handle_mem_full_hook(struct guest_info * info, addr_t guest_va, addr_t guest_pa,
 223                             struct v3_shadow_region * reg, pf_error_t access_info) {
 224   return -1;
 225 }
 226
 227
 228
 229 struct v3_shadow_region * v3_get_shadow_region(struct guest_info * info, addr_t guest_addr) {
 230   struct rb_node * n = info->mem_map.rb_node;
 231   struct v3_shadow_region * reg = NULL;
 232
 233   while (n) {
 234     reg = rb_entry(n, struct v3_shadow_region, tree_node);
 235
 236     if (guest_addr < reg->guest_start) {
 237       n = n->rb_left;
 238     } else if (guest_addr >= reg->guest_end) {
 239       n = n->rb_right;
 240     } else {
 241       return reg;
 242     }
 243   }
 244
 245   return NULL;
 246 }
 247
 248
 249
 250 addr_t v3_get_shadow_addr(struct v3_shadow_region * reg, addr_t guest_addr) {
 251   if ((reg) &&
 252       (reg->host_type != SHDW_REGION_FULL_HOOK) &&
 253       (reg->host_type != SHDW_REGION_INVALID)) {
 254     return (guest_addr - reg->guest_start) + reg->host_addr;
 255   } else {
 256     PrintError("MEM Region Invalid\n");
 257     return 0;
 258   }
 259 }
 260
 261
 262
 263 void v3_delete_shadow_region(struct guest_info * info, struct v3_shadow_region * reg) {
 264   if (reg != NULL) {
 265     v3_rb_erase(&(reg->tree_node), &(info->mem_map));
 266
 267     V3_Free(reg);
 268   }
 269 }
 270
 271
 272
 273
 274 void print_shadow_map(struct guest_info * info) {
 275   struct rb_node * node = v3_rb_first(&(info->mem_map));
 276   struct v3_shadow_region * reg;
 277   int i = 0;
 278
 279   PrintDebug("Memory Layout:\n");
 280
 281   do {
 282     reg = rb_entry(node, struct v3_shadow_region, tree_node);
 283
 284     PrintDebug("%d:  0x%p - 0x%p -> 0x%p\n", i,
 285                (void *)(reg->guest_start),
 286                (void *)(reg->guest_end - 1),
 287                (void *)(reg->host_addr));
 288
 289     PrintDebug("\t(%s) (WriteHook = 0x%p) (ReadHook = 0x%p)\n",
 290                v3_shdw_region_type_to_str(reg->host_type),
 291                (void *)(reg->write_hook),
 292                (void *)(reg->read_hook));
 293
 294     i++;
 295   } while ((node = v3_rb_next(node)));
 296 }
 297
 298
 299 static const uchar_t  SHDW_REGION_INVALID_STR[] = "SHDW_REGION_INVALID";
 300 static const uchar_t  SHDW_REGION_WRITE_HOOK_STR[] = "SHDW_REGION_WRITE_HOOK";
 301 static const uchar_t  SHDW_REGION_FULL_HOOK_STR[] = "SHDW_REGION_FULL_HOOK";
 302 static const uchar_t  SHDW_REGION_ALLOCATED_STR[] = "SHDW_REGION_ALLOCATED";
 303
 304
 305
 306 const uchar_t * v3_shdw_region_type_to_str(v3_shdw_region_type_t type) {
 307   switch (type) {
 308   case SHDW_REGION_WRITE_HOOK:
 309     return SHDW_REGION_WRITE_HOOK_STR;
 310   case SHDW_REGION_FULL_HOOK:
 311     return SHDW_REGION_FULL_HOOK_STR;
 312   case SHDW_REGION_ALLOCATED:
 313     return SHDW_REGION_ALLOCATED_STR;
 314   default:
 315     return SHDW_REGION_INVALID_STR;
 316   }
 317 }
 318