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 #include <palacios/vmm_emulator.h>
  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   v3_shdw_map_t * map = &(info->mem_map);
  39
  40   map->shdw_regions.rb_node = NULL;
  41   map->hook_hva = (addr_t)V3_VAddr(V3_AllocPages(1));
  42
  43 }
  44
  45 void v3_delete_shadow_map(struct guest_info * info) {
  46   struct rb_node * node = v3_rb_first(&(info->mem_map.shdw_regions));
  47   struct v3_shadow_region * reg;
  48   struct rb_node * tmp_node = NULL;
  49
  50    while (node) {
  51     reg = rb_entry(node, struct v3_shadow_region, tree_node);
  52     tmp_node = node;
  53     node = v3_rb_next(node);
  54
  55     v3_delete_shadow_region(info, reg);
  56   }
  57 }
  58
  59
  60
  61
  62 int v3_add_shadow_mem( struct guest_info *  info,
  63                        addr_t               guest_addr_start,
  64                        addr_t               guest_addr_end,
  65                        addr_t               host_addr)
  66 {
  67   struct v3_shadow_region * entry = (struct v3_shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_shadow_region));
  68
  69   entry->guest_start = guest_addr_start;
  70   entry->guest_end = guest_addr_end;
  71   entry->host_type = SHDW_REGION_ALLOCATED;
  72   entry->host_addr = host_addr;
  73   entry->write_hook = NULL;
  74   entry->read_hook = NULL;
  75   entry->priv_data = NULL;
  76
  77   if (insert_shadow_region(info, entry)) {
  78     V3_Free(entry);
  79     return -1;
  80   }
  81
  82   return 0;
  83 }
  84
  85
  86
  87 int v3_hook_write_mem(struct guest_info * info, addr_t guest_addr_start, addr_t guest_addr_end,
  88                       addr_t host_addr,
  89                       int (*write)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),
  90                       void * priv_data) {
  91
  92   struct v3_shadow_region * entry = (struct v3_shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_shadow_region));
  93
  94
  95   entry->guest_start = guest_addr_start;
  96   entry->guest_end = guest_addr_end;
  97   entry->host_type = SHDW_REGION_WRITE_HOOK;
  98   entry->host_addr = host_addr;
  99   entry->write_hook = write;
 100   entry->read_hook = NULL;
 101   entry->priv_data = priv_data;
 102
 103   if (insert_shadow_region(info, entry)) {
 104     V3_Free(entry);
 105     return -1;
 106   }
 107
 108   return 0;
 109 }
 110
 111 int v3_hook_full_mem(struct guest_info * info, addr_t guest_addr_start, addr_t guest_addr_end,
 112                      int (*read)(addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data),
 113                      int (*write)(addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data),
 114                      void * priv_data) {
 115
 116   struct v3_shadow_region * entry = (struct v3_shadow_region *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_shadow_region));
 117
 118   entry->guest_start = guest_addr_start;
 119   entry->guest_end = guest_addr_end;
 120   entry->host_type = SHDW_REGION_FULL_HOOK;
 121   entry->host_addr = (addr_t)NULL;
 122   entry->write_hook = write;
 123   entry->read_hook = read;
 124   entry->priv_data = priv_data;
 125
 126   if (insert_shadow_region(info, entry)) {
 127     V3_Free(entry);
 128     return -1;
 129   }
 130
 131   return 0;
 132 }
 133
 134
 135
 136
 137 static inline
 138 struct v3_shadow_region * __insert_shadow_region(struct guest_info * info,
 139                                                  struct v3_shadow_region * region) {
 140   struct rb_node ** p = &(info->mem_map.shdw_regions.rb_node);
 141   struct rb_node * parent = NULL;
 142   struct v3_shadow_region * tmp_region;
 143
 144   while (*p) {
 145     parent = *p;
 146     tmp_region = rb_entry(parent, struct v3_shadow_region, tree_node);
 147
 148     if (region->guest_end <= tmp_region->guest_start) {
 149       p = &(*p)->rb_left;
 150     } else if (region->guest_start >= tmp_region->guest_end) {
 151       p = &(*p)->rb_right;
 152     } else {
 153       return tmp_region;
 154     }
 155   }
 156
 157   rb_link_node(&(region->tree_node), parent, p);
 158
 159   return NULL;
 160 }
 161
 162
 163 static inline
 164 struct v3_shadow_region * insert_shadow_region(struct guest_info * info,
 165                                                struct v3_shadow_region * region) {
 166   struct v3_shadow_region * ret;
 167
 168   if ((ret = __insert_shadow_region(info, region))) {
 169     return ret;
 170   }
 171
 172   v3_rb_insert_color(&(region->tree_node), &(info->mem_map.shdw_regions));
 173
 174   return NULL;
 175 }
 176
 177
 178
 179
 180
 181
 182
 183
 184 int handle_special_page_fault(struct guest_info * info,
 185                               addr_t fault_gva, addr_t fault_gpa,
 186                               pf_error_t access_info)
 187 {
 188  struct v3_shadow_region * reg = v3_get_shadow_region(info, fault_gpa);
 189
 190   PrintDebug("Handling Special Page Fault\n");
 191
 192   switch (reg->host_type) {
 193   case SHDW_REGION_WRITE_HOOK:
 194     return v3_handle_mem_wr_hook(info, fault_gva, fault_gpa, reg, access_info);
 195   case SHDW_REGION_FULL_HOOK:
 196     return v3_handle_mem_full_hook(info, fault_gva, fault_gpa, reg, access_info);
 197   default:
 198     return -1;
 199   }
 200
 201   return 0;
 202
 203 }
 204
 205 int v3_handle_mem_wr_hook(struct guest_info * info, addr_t guest_va, addr_t guest_pa,
 206                           struct v3_shadow_region * reg, pf_error_t access_info) {
 207
 208   addr_t dst_addr = (addr_t)V3_VAddr((void *)v3_get_shadow_addr(reg, guest_pa));
 209
 210   if (v3_emulate_write_op(info, guest_va, guest_pa, dst_addr, reg->write_hook, reg->priv_data) == -1) {
 211     PrintError("Write hook emulation failed\n");
 212     return -1;
 213   }
 214
 215   return 0;
 216 }
 217
 218 int v3_handle_mem_full_hook(struct guest_info * info, addr_t guest_va, addr_t guest_pa,
 219                             struct v3_shadow_region * reg, pf_error_t access_info) {
 220
 221   addr_t op_addr = info->mem_map.hook_hva;
 222
 223   if (access_info.write == 1) {
 224     if (v3_emulate_write_op(info, guest_va, guest_pa, op_addr, reg->write_hook, reg->priv_data) == -1) {
 225       PrintError("Write Full Hook emulation failed\n");
 226       return -1;
 227     }
 228   } else {
 229     if (v3_emulate_read_op(info, guest_va, guest_pa, op_addr, reg->read_hook, reg->write_hook, reg->priv_data) == -1) {
 230       PrintError("Read Full Hook emulation failed\n");
 231       return -1;
 232     }
 233   }
 234
 235   return 0;
 236 }
 237
 238
 239
 240 struct v3_shadow_region * v3_get_shadow_region(struct guest_info * info, addr_t guest_addr) {
 241   struct rb_node * n = info->mem_map.shdw_regions.rb_node;
 242   struct v3_shadow_region * reg = NULL;
 243
 244   while (n) {
 245     reg = rb_entry(n, struct v3_shadow_region, tree_node);
 246
 247     if (guest_addr < reg->guest_start) {
 248       n = n->rb_left;
 249     } else if (guest_addr >= reg->guest_end) {
 250       n = n->rb_right;
 251     } else {
 252       return reg;
 253     }
 254   }
 255
 256   return NULL;
 257 }
 258
 259
 260
 261 addr_t v3_get_shadow_addr(struct v3_shadow_region * reg, addr_t guest_addr) {
 262   if ( (reg) &&
 263        (reg->host_type != SHDW_REGION_FULL_HOOK) &&
 264        (reg->host_type != SHDW_REGION_INVALID) ) {
 265     return (guest_addr - reg->guest_start) + reg->host_addr;
 266   } else {
 267     PrintError("MEM Region Invalid\n");
 268     return 0;
 269   }
 270 }
 271
 272
 273
 274 void v3_delete_shadow_region(struct guest_info * info, struct v3_shadow_region * reg) {
 275   if (reg != NULL) {
 276     v3_rb_erase(&(reg->tree_node), &(info->mem_map.shdw_regions));
 277
 278     V3_Free(reg);
 279   }
 280 }
 281
 282
 283
 284
 285 void print_shadow_map(struct guest_info * info) {
 286   struct rb_node * node = v3_rb_first(&(info->mem_map.shdw_regions));
 287   struct v3_shadow_region * reg;
 288   int i = 0;
 289
 290   PrintDebug("Memory Layout:\n");
 291
 292   do {
 293     reg = rb_entry(node, struct v3_shadow_region, tree_node);
 294
 295     PrintDebug("%d:  0x%p - 0x%p -> 0x%p\n", i,
 296                (void *)(reg->guest_start),
 297                (void *)(reg->guest_end - 1),
 298                (void *)(reg->host_addr));
 299
 300     PrintDebug("\t(%s) (WriteHook = 0x%p) (ReadHook = 0x%p)\n",
 301                v3_shdw_region_type_to_str(reg->host_type),
 302                (void *)(reg->write_hook),
 303                (void *)(reg->read_hook));
 304
 305     i++;
 306   } while ((node = v3_rb_next(node)));
 307 }
 308
 309
 310 static const uchar_t  SHDW_REGION_INVALID_STR[] = "SHDW_REGION_INVALID";
 311 static const uchar_t  SHDW_REGION_WRITE_HOOK_STR[] = "SHDW_REGION_WRITE_HOOK";
 312 static const uchar_t  SHDW_REGION_FULL_HOOK_STR[] = "SHDW_REGION_FULL_HOOK";
 313 static const uchar_t  SHDW_REGION_ALLOCATED_STR[] = "SHDW_REGION_ALLOCATED";
 314
 315
 316
 317 const uchar_t * v3_shdw_region_type_to_str(v3_shdw_region_type_t type) {
 318   switch (type) {
 319   case SHDW_REGION_WRITE_HOOK:
 320     return SHDW_REGION_WRITE_HOOK_STR;
 321   case SHDW_REGION_FULL_HOOK:
 322     return SHDW_REGION_FULL_HOOK_STR;
 323   case SHDW_REGION_ALLOCATED:
 324     return SHDW_REGION_ALLOCATED_STR;
 325   default:
 326     return SHDW_REGION_INVALID_STR;
 327   }
 328 }
 329