palacios/src/palacios/vmm_paging.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_paging.h>
  21
  22 #include <palacios/vmm.h>
  23
  24 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  25
  26
  27
  28
  29 void delete_page_tables_pde32(pde32_t * pde) {
  30   int i;//, j;
  31
  32   if (pde == NULL) {
  33     return;
  34   }
  35
  36   for (i = 0; (i < MAX_PDE32_ENTRIES); i++) {
  37     if (pde[i].present) {
  38       pte32_t * pte = (pte32_t *)(pde[i].pt_base_addr << PAGE_POWER);
  39
  40       /*
  41         for (j = 0; (j < MAX_PTE32_ENTRIES); j++) {
  42         if ((pte[j].present)) {
  43         os_hooks->free_page((void *)(pte[j].page_base_addr << PAGE_POWER));
  44         }
  45         }
  46       */
  47       //PrintDebug("Deleting PTE %d (%x)\n", i, pte);
  48       V3_FreePage(pte);
  49     }
  50   }
  51
  52   //  PrintDebug("Deleting PDE (%x)\n", pde);
  53   V3_FreePage(pde);
  54 }
  55
  56
  57
  58
  59
  60 int pt32_lookup(pde32_t * pd, addr_t vaddr, addr_t * paddr) {
  61   addr_t pde_entry;
  62   pde32_entry_type_t pde_entry_type;
  63
  64   if (pd == 0) {
  65     return -1;
  66   }
  67
  68   pde_entry_type = pde32_lookup(pd, vaddr, &pde_entry);
  69
  70   if (pde_entry_type == PDE32_ENTRY_PTE32) {
  71     return pte32_lookup((pte32_t *)pde_entry, vaddr, paddr);
  72   } else if (pde_entry_type == PDE32_ENTRY_LARGE_PAGE) {
  73     *paddr = pde_entry;
  74     return 0;
  75   }
  76
  77   return -1;
  78 }
  79
  80
  81
  82 /* We can't do a full lookup because we don't know what context the page tables are in...
  83  * The entry addresses could be pointing to either guest physical memory or host physical memory
  84  * Instead we just return the entry address, and a flag to show if it points to a pte or a large page...
  85  */
  86 pde32_entry_type_t pde32_lookup(pde32_t * pd, addr_t addr, addr_t * entry) {
  87   pde32_t * pde_entry = &(pd[PDE32_INDEX(addr)]);
  88
  89   if (!pde_entry->present) {
  90     *entry = 0;
  91     return PDE32_ENTRY_NOT_PRESENT;
  92   } else  {
  93
  94     if (pde_entry->large_page) {
  95       pde32_4MB_t * large_pde = (pde32_4MB_t *)pde_entry;
  96
  97       *entry = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_pde);
  98       *entry += PD32_4MB_PAGE_OFFSET(addr);
  99       return PDE32_ENTRY_LARGE_PAGE;
 100     } else {
 101       *entry = PDE32_T_ADDR(*pde_entry);
 102       return PDE32_ENTRY_PTE32;
 103     }
 104   }
 105   return PDE32_ENTRY_NOT_PRESENT;
 106 }
 107
 108
 109
 110 /* Takes a virtual addr (addr) and returns the physical addr (entry) as defined in the page table
 111  */
 112 int pte32_lookup(pte32_t * pt, addr_t addr, addr_t * entry) {
 113   pte32_t * pte_entry = &(pt[PTE32_INDEX(addr)]);
 114
 115   if (!pte_entry->present) {
 116     *entry = 0;
 117     PrintDebug("Lookup at non present page (index=%d)\n", PTE32_INDEX(addr));
 118     return -1;
 119   } else {
 120     *entry = PTE32_T_ADDR(*pte_entry) + PT32_PAGE_OFFSET(addr);
 121     return 0;
 122   }
 123
 124   return -1;
 125 }
 126
 127
 128
 129 pt_access_status_t can_access_pde32(pde32_t * pde, addr_t addr, pf_error_t access_type) {
 130   pde32_t * entry = &pde[PDE32_INDEX(addr)];
 131
 132   if (entry->present == 0) {
 133     return PT_ENTRY_NOT_PRESENT;
 134   } else if ((entry->writable == 0) && (access_type.write == 1)) {
 135     return PT_WRITE_ERROR;
 136   } else if ((entry->user_page == 0) && (access_type.user == 1)) {
 137     // Check CR0.WP?
 138     return PT_USER_ERROR;
 139   }
 140
 141   return PT_ACCESS_OK;
 142 }
 143
 144
 145 pt_access_status_t can_access_pte32(pte32_t * pte, addr_t addr, pf_error_t access_type) {
 146   pte32_t * entry = &pte[PTE32_INDEX(addr)];
 147
 148   if (entry->present == 0) {
 149     return PT_ENTRY_NOT_PRESENT;
 150   } else if ((entry->writable == 0) && (access_type.write == 1)) {
 151     return PT_WRITE_ERROR;
 152   } else if ((entry->user_page == 0) && (access_type.user == 1)) {
 153     // Check CR0.WP?
 154     return PT_USER_ERROR;
 155   }
 156
 157   return PT_ACCESS_OK;
 158 }
 159
 160
 161
 162
 163 /* We generate a page table to correspond to a given memory layout
 164  * pulling pages from the mem_list when necessary
 165  * If there are any gaps in the layout, we add them as unmapped pages
 166  */
 167 pde32_t * create_passthrough_pde32_pts(struct guest_info * guest_info) {
 168   ullong_t current_page_addr = 0;
 169   int i, j;
 170   struct shadow_map * map = &(guest_info->mem_map);
 171
 172   pde32_t * pde = V3_AllocPages(1);
 173
 174   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 175     int pte_present = 0;
 176     pte32_t * pte = V3_AllocPages(1);
 177
 178
 179     for (j = 0; j < MAX_PTE32_ENTRIES; j++) {
 180       struct shadow_region * region = get_shadow_region_by_addr(map, current_page_addr);
 181
 182       if (!region ||
 183           (region->host_type == HOST_REGION_HOOK) ||
 184           (region->host_type == HOST_REGION_UNALLOCATED) ||
 185           (region->host_type == HOST_REGION_MEMORY_MAPPED_DEVICE) ||
 186           (region->host_type == HOST_REGION_REMOTE) ||
 187           (region->host_type == HOST_REGION_SWAPPED)) {
 188         pte[j].present = 0;
 189         pte[j].writable = 0;
 190         pte[j].user_page = 0;
 191         pte[j].write_through = 0;
 192         pte[j].cache_disable = 0;
 193         pte[j].accessed = 0;
 194         pte[j].dirty = 0;
 195         pte[j].pte_attr = 0;
 196         pte[j].global_page = 0;
 197         pte[j].vmm_info = 0;
 198         pte[j].page_base_addr = 0;
 199       } else {
 200         addr_t host_addr;
 201         pte[j].present = 1;
 202         pte[j].writable = 1;
 203         pte[j].user_page = 1;
 204         pte[j].write_through = 0;
 205         pte[j].cache_disable = 0;
 206         pte[j].accessed = 0;
 207         pte[j].dirty = 0;
 208         pte[j].pte_attr = 0;
 209         pte[j].global_page = 0;
 210         pte[j].vmm_info = 0;
 211
 212         if (guest_pa_to_host_pa(guest_info, current_page_addr, &host_addr) == -1) {
 213           // BIG ERROR
 214           // PANIC
 215           return NULL;
 216         }
 217
 218         pte[j].page_base_addr = host_addr >> 12;
 219
 220         pte_present = 1;
 221       }
 222
 223       current_page_addr += PAGE_SIZE;
 224     }
 225
 226     if (pte_present == 0) {
 227       V3_FreePage(pte);
 228
 229       pde[i].present = 0;
 230       pde[i].writable = 0;
 231       pde[i].user_page = 0;
 232       pde[i].write_through = 0;
 233       pde[i].cache_disable = 0;
 234       pde[i].accessed = 0;
 235       pde[i].reserved = 0;
 236       pde[i].large_page = 0;
 237       pde[i].global_page = 0;
 238       pde[i].vmm_info = 0;
 239       pde[i].pt_base_addr = 0;
 240     } else {
 241       pde[i].present = 1;
 242       pde[i].writable = 1;
 243       pde[i].user_page = 1;
 244       pde[i].write_through = 0;
 245       pde[i].cache_disable = 0;
 246       pde[i].accessed = 0;
 247       pde[i].reserved = 0;
 248       pde[i].large_page = 0;
 249       pde[i].global_page = 0;
 250       pde[i].vmm_info = 0;
 251       pde[i].pt_base_addr = PAGE_ALIGNED_ADDR(pte);
 252     }
 253
 254   }
 255
 256   return pde;
 257 }
 258
 259
 260
 261
 262
 263
 264 void PrintPDE32(addr_t virtual_address, pde32_t * pde)
 265 {
 266   PrintDebug("PDE %p -> %p : present=%x, writable=%x, user=%x, wt=%x, cd=%x, accessed=%x, reserved=%x, largePages=%x, globalPage=%x, kernelInfo=%x\n",
 267              virtual_address,
 268              (void *) (pde->pt_base_addr << PAGE_POWER),
 269              pde->present,
 270              pde->writable,
 271              pde->user_page,
 272              pde->write_through,
 273              pde->cache_disable,
 274              pde->accessed,
 275              pde->reserved,
 276              pde->large_page,
 277              pde->global_page,
 278              pde->vmm_info);
 279 }
 280
 281 void PrintPTE32(addr_t virtual_address, pte32_t * pte)
 282 {
 283   PrintDebug("PTE %p -> %p : present=%x, writable=%x, user=%x, wt=%x, cd=%x, accessed=%x, dirty=%x, pteAttribute=%x, globalPage=%x, vmm_info=%x\n",
 284              virtual_address,
 285              (void*)(pte->page_base_addr << PAGE_POWER),
 286              pte->present,
 287              pte->writable,
 288              pte->user_page,
 289              pte->write_through,
 290              pte->cache_disable,
 291              pte->accessed,
 292              pte->dirty,
 293              pte->pte_attr,
 294              pte->global_page,
 295              pte->vmm_info);
 296 }
 297
 298
 299
 300 void PrintPD32(pde32_t * pde)
 301 {
 302   int i;
 303
 304   PrintDebug("Page Directory at %p:\n", pde);
 305   for (i = 0; (i < MAX_PDE32_ENTRIES); i++) {
 306     if ( pde[i].present) {
 307       PrintPDE32((addr_t)(PAGE_SIZE * MAX_PTE32_ENTRIES * i), &(pde[i]));
 308     }
 309   }
 310 }
 311
 312 void PrintPT32(addr_t starting_address, pte32_t * pte)
 313 {
 314   int i;
 315
 316   PrintDebug("Page Table at %p:\n", pte);
 317   for (i = 0; (i < MAX_PTE32_ENTRIES) ; i++) {
 318     if (pte[i].present) {
 319       PrintPTE32(starting_address + (PAGE_SIZE * i), &(pte[i]));
 320     }
 321   }
 322 }
 323
 324
 325
 326
 327
 328 void PrintDebugPageTables(pde32_t * pde)
 329 {
 330   int i;
 331
 332   PrintDebug("Dumping the pages starting with the pde page at %p\n", pde);
 333
 334   for (i = 0; (i < MAX_PDE32_ENTRIES); i++) {
 335     if (pde[i].present) {
 336       PrintPDE32((addr_t)(PAGE_SIZE * MAX_PTE32_ENTRIES * i), &(pde[i]));
 337       PrintPT32((addr_t)(PAGE_SIZE * MAX_PTE32_ENTRIES * i), (pte32_t *)(pde[i].pt_base_addr << PAGE_POWER));
 338     }
 339   }
 340 }
 341