palacios/src/palacios/vmm_mem.c

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