palacios/src/palacios/vmm_shadow_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
  21 #include <palacios/vmm_shadow_paging.h>
  22
  23
  24 #include <palacios/vmm.h>
  25 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  26 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  27
  28 #ifndef DEBUG_SHADOW_PAGING
  29 #undef PrintDebug
  30 #define PrintDebug(fmt, args...)
  31 #endif
  32
  33
  34 /***
  35  ***  There be dragons
  36  ***/
  37
  38
  39
  40
  41
  42 DEFINE_HASHTABLE_INSERT(add_cr3_to_cache, addr_t, struct hashtable *);
  43 DEFINE_HASHTABLE_SEARCH(find_cr3_in_cache, addr_t, struct hashtable *);
  44 DEFINE_HASHTABLE_REMOVE(del_cr3_from_cache, addr_t, struct hashtable *, 0);
  45
  46
  47 DEFINE_HASHTABLE_INSERT(add_pte_map, addr_t, addr_t);
  48 DEFINE_HASHTABLE_SEARCH(find_pte_map, addr_t, addr_t);
  49 DEFINE_HASHTABLE_REMOVE(del_pte_map, addr_t, addr_t, 0);
  50
  51
  52
  53
  54 static uint_t pte_hash_fn(addr_t key) {
  55   return hash_long(key, 32);
  56 }
  57
  58 static int pte_equals(addr_t key1, addr_t key2) {
  59   return (key1 == key2);
  60 }
  61
  62 static uint_t cr3_hash_fn(addr_t key) {
  63   return hash_long(key, 32);
  64 }
  65
  66 static int cr3_equals(addr_t key1, addr_t key2) {
  67   return (key1 == key2);
  68 }
  69
  70
  71 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info* info,
  72                                      addr_t fault_addr,
  73                                      pf_error_t error_code,
  74                                      pte32_t * shadow_pte,
  75                                      pte32_t * guest_pte);
  76
  77 static int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code);
  78
  79 int v3_init_shadow_page_state(struct guest_info * info) {
  80   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
  81
  82   state->guest_cr3 = 0;
  83   state->shadow_cr3 = 0;
  84
  85
  86   state->cr3_cache = create_hashtable(0, &cr3_hash_fn, &cr3_equals);
  87
  88   state->cached_cr3 = 0;
  89   state->cached_ptes = NULL;
  90
  91   return 0;
  92 }
  93
  94
  95
  96
  97 /*
  98  For now we'll do something a little more lightweight
  99 int cache_page_tables32(struct guest_info * info, addr_t pde) {
 100   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 101   addr_t pde_host_addr;
 102   pde32_t * tmp_pde;
 103   struct hashtable * pte_cache = NULL;
 104   int i = 0;
 105
 106
 107   pte_cache = (struct hashtable *)find_cr3_in_cache(state->cr3_cache, pde);
 108   if (pte_cache != NULL) {
 109     PrintError("CR3 already present in cache\n");
 110     state->current_ptes = pte_cache;
 111     return 1;
 112   } else {
 113     PrintError("Creating new CR3 cache entry\n");
 114     pte_cache = create_hashtable(0, &pte_hash_fn, &pte_equals);
 115     state->current_ptes = pte_cache;
 116     add_cr3_to_cache(state->cr3_cache, pde, pte_cache);
 117   }
 118
 119   if (guest_pa_to_host_va(info, pde, &pde_host_addr) == -1) {
 120     PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 121     return -1;
 122   }
 123
 124   tmp_pde = (pde32_t *)pde_host_addr;
 125
 126   add_pte_map(pte_cache, pde, pde_host_addr);
 127
 128
 129   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 130     if ((tmp_pde[i].present) && (tmp_pde[i].large_page == 0)) {
 131       addr_t pte_host_addr;
 132
 133       if (guest_pa_to_host_va(info, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), &pte_host_addr) == -1) {
 134         PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 135         return -1;
 136       }
 137
 138       add_pte_map(pte_cache, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), pte_host_addr);
 139     }
 140   }
 141
 142
 143   return 0;
 144 }
 145 */
 146
 147 int v3_cache_page_tables32(struct guest_info * info, addr_t pde) {
 148   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 149   addr_t pde_host_addr;
 150   pde32_t * tmp_pde;
 151   struct hashtable * pte_cache = NULL;
 152   int i = 0;
 153
 154   if (pde == state->cached_cr3) {
 155     return 1;
 156   }
 157
 158   if (state->cached_ptes != NULL) {
 159     hashtable_destroy(state->cached_ptes, 0, 0);
 160     state->cached_ptes = NULL;
 161   }
 162
 163   state->cached_cr3 = pde;
 164
 165   pte_cache = create_hashtable(0, &pte_hash_fn, &pte_equals);
 166   state->cached_ptes = pte_cache;
 167
 168   if (guest_pa_to_host_va(info, pde, &pde_host_addr) == -1) {
 169     PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 170     return -1;
 171   }
 172
 173   tmp_pde = (pde32_t *)pde_host_addr;
 174
 175   add_pte_map(pte_cache, pde, pde_host_addr);
 176
 177
 178   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 179     if ((tmp_pde[i].present) && (tmp_pde[i].large_page == 0)) {
 180       addr_t pte_host_addr;
 181
 182       if (guest_pa_to_host_va(info, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), &pte_host_addr) == -1) {
 183         PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 184         return -1;
 185       }
 186
 187       add_pte_map(pte_cache, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), pte_host_addr);
 188     }
 189   }
 190
 191   return 0;
 192
 193 }
 194
 195
 196
 197 int v3_replace_shdw_page32(struct guest_info * info, addr_t location, pte32_t * new_page, pte32_t * old_page) {
 198   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 199   pde32_t * shadow_pde =  (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(location)]);
 200
 201   if (shadow_pde->large_page == 0) {
 202     pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)(addr_t)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 203     pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(location)]);
 204
 205     //if (shadow_pte->present == 1) {
 206     *(uint_t *)old_page = *(uint_t *)shadow_pte;
 207     //}
 208
 209     *(uint_t *)shadow_pte = *(uint_t *)new_page;
 210
 211   } else {
 212     // currently unhandled
 213     return -1;
 214   }
 215
 216   return 0;
 217 }
 218
 219
 220
 221
 222
 223
 224 int v3_handle_shadow_pagefault(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 225
 226   if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 227     // If paging is not turned on we need to handle the special cases
 228     return handle_special_page_fault(info, fault_addr, fault_addr, error_code);
 229   } else if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
 230
 231     switch (info->cpu_mode) {
 232     case PROTECTED:
 233       return handle_shadow_pagefault32(info, fault_addr, error_code);
 234       break;
 235     case PROTECTED_PAE:
 236     case LONG:
 237     default:
 238       PrintError("Unhandled CPU Mode\n");
 239       return -1;
 240     }
 241   } else {
 242     PrintError("Invalid Memory mode\n");
 243     return -1;
 244   }
 245 }
 246
 247 addr_t v3_create_new_shadow_pt32() {
 248   void * host_pde = 0;
 249
 250   host_pde = V3_VAddr(V3_AllocPages(1));
 251   memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
 252
 253   return (addr_t)host_pde;
 254 }
 255
 256
 257 static void inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 258   info->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
 259   v3_raise_exception_with_error(info, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
 260 }
 261
 262
 263 static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access) {
 264   /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
 265      If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_
 266      the reason for the fault was that the page is not present in the shadow,
 267      _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate
 268      a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
 269      _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
 270
 271      whew...
 272   */
 273   if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
 274     // Guest Access Error
 275
 276     if ((shadow_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 277         (guest_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 278       // aka (guest permission error)
 279       return 1;
 280     }
 281
 282     if ((shadow_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 283         (guest_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 284       // Page tables completely blank, handle guest first
 285       return 1;
 286     }
 287
 288     // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
 289   }
 290
 291   return 0;
 292 }
 293
 294
 295
 296
 297 /* The guest status checks have already been done,
 298  * only special case shadow checks remain
 299  */
 300 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 301                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 302                                     pte32_t * shadow_pt, pde32_4MB_t * large_guest_pde)
 303 {
 304   pt_access_status_t shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 305   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 306
 307   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 308     // Inconsistent state...
 309     // Guest Re-Entry will flush tables and everything should now workd
 310     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 311     return 0;
 312   }
 313
 314
 315   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 316     // Get the guest physical address of the fault
 317     addr_t guest_fault_pa = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde) + PD32_4MB_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 318     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_fault_pa);
 319
 320
 321     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 322       // Inject a machine check in the guest
 323       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_fault_pa);
 324       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 325       return 0;
 326     }
 327
 328     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 329       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 330       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_fault_pa);
 331
 332       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 333
 334       shadow_pte->present = 1;
 335
 336       /* We are assuming that the PDE entry has precedence
 337        * so the Shadow PDE will mirror the guest PDE settings,
 338        * and we don't have to worry about them here
 339        * Allow everything
 340        */
 341       shadow_pte->user_page = 1;
 342
 343       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_fault_pa)) != NULL) {
 344         // Check if the entry is a page table...
 345         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table (large page)\n");
 346         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 347         shadow_pte->writable = 0;
 348       } else {
 349         shadow_pte->writable = 1;
 350       }
 351
 352
 353       //set according to VMM policy
 354       shadow_pte->write_through = 0;
 355       shadow_pte->cache_disable = 0;
 356       shadow_pte->global_page = 0;
 357       //
 358
 359     } else {
 360       // Handle hooked pages as well as other special pages
 361       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_fault_pa, error_code) == -1) {
 362         PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %p\n", (void *)fault_addr);
 363         return -1;
 364       }
 365     }
 366   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 367              (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT)) {
 368
 369     struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 370     PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page (large page)\n");
 371     state->cached_cr3 = 0;
 372     shadow_pte->writable = 1;
 373
 374   } else {
 375     PrintError("Error in large page fault handler...\n");
 376     PrintError("This case should have been handled at the top level handler\n");
 377     return -1;
 378   }
 379
 380   PrintDebug("Returning from large page fault handler\n");
 381   return 0;
 382 }
 383
 384
 385 static int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 386   pde32_t * guest_pd = NULL;
 387   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 388   addr_t guest_cr3 = (addr_t) V3_PAddr( CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3) );
 389   pt_access_status_t guest_pde_access;
 390   pt_access_status_t shadow_pde_access;
 391   pde32_t * guest_pde = NULL;
 392   pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 393
 394   PrintDebug("Shadow page fault handler: %p\n", (void*) fault_addr );
 395
 396   if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 397     PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%p\n",  (void *)guest_cr3);
 398     return -1;
 399   }
 400
 401   guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 402
 403
 404   // Check the guest page permissions
 405   guest_pde_access = can_access_pde32(guest_pd, fault_addr, error_code);
 406
 407   // Check the shadow page permissions
 408   shadow_pde_access = can_access_pde32(shadow_pd, fault_addr, error_code);
 409
 410   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 411   if (is_guest_pf(guest_pde_access, shadow_pde_access) == 1) {
 412     PrintDebug("Injecting PDE pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 413                *(uint_t *)&guest_pde_access, *(uint_t *)&error_code);
 414     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 415     return 0;
 416   }
 417
 418
 419   if (shadow_pde_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)
 420     {
 421       pte32_t * shadow_pt =  (pte32_t *)v3_create_new_shadow_pt32();
 422
 423       shadow_pde->present = 1;
 424       shadow_pde->user_page = guest_pde->user_page;
 425       //    shadow_pde->large_page = guest_pde->large_page;
 426       shadow_pde->large_page = 0;
 427
 428
 429       // VMM Specific options
 430       shadow_pde->write_through = 0;
 431       shadow_pde->cache_disable = 0;
 432       shadow_pde->global_page = 0;
 433       //
 434
 435       guest_pde->accessed = 1;
 436
 437       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR((addr_t)V3_PAddr(shadow_pt));
 438
 439       if (guest_pde->large_page == 0) {
 440         shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 441       } else {
 442         // ??  What if guest pde is dirty a this point?
 443         ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 0;
 444         shadow_pde->writable = 0;
 445       }
 446     }
 447   else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK)
 448     {
 449       //
 450       // PTE fault
 451       //
 452       pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)V3_VAddr( (void*)(addr_t) PDE32_T_ADDR(*shadow_pde) );
 453
 454       if (guest_pde->large_page == 0) {
 455         pte32_t * guest_pt = NULL;
 456         if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR((*guest_pde)), (addr_t*)&guest_pt) == -1) {
 457           // Machine check the guest
 458           PrintDebug("Invalid Guest PTE Address: 0x%x\n", PDE32_T_ADDR((*guest_pde)));
 459           v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 460           return 0;
 461         }
 462
 463         if (handle_shadow_pte32_fault(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, guest_pt)  == -1) {
 464           PrintError("Error handling Page fault caused by PTE\n");
 465           return -1;
 466         }
 467       } else if (guest_pde->large_page == 1) {
 468         if (handle_large_pagefault32(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, (pde32_4MB_t *)guest_pde) == -1) {
 469           PrintError("Error handling large pagefault\n");
 470           return -1;
 471         }
 472       }
 473     }
 474   else if ((shadow_pde_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 475            (guest_pde->large_page == 1) &&
 476            (((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty == 0))
 477     {
 478       //
 479       // Page Directory Entry marked read-only
 480       // Its a large page and we need to update the dirty bit in the guest
 481       //
 482
 483       PrintDebug("Large page write error... Setting dirty bit and returning\n");
 484       ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 485       shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 486       return 0;
 487
 488     }
 489   else if (shadow_pde_access == PT_USER_ERROR)
 490     {
 491       //
 492       // Page Directory Entry marked non-user
 493       //
 494       PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pde_access=0x%x, guest_pde_access=0x%x)\n",
 495                  shadow_pde_access, guest_pde_access);
 496       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 497       return 0;
 498     }
 499   else
 500     {
 501       // inject page fault in guest
 502       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 503       PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pde_access);
 504       PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 505 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 506       PrintDebug("Guest PDE: (access=%d)\n\t", guest_pde_access);
 507       PrintPDE32(fault_addr, guest_pde);
 508       PrintDebug("Shadow PDE: (access=%d)\n\t", shadow_pde_access);
 509       PrintPDE32(fault_addr, shadow_pde);
 510 #endif
 511
 512       return 0;
 513     }
 514
 515   PrintDebug("Returning end of PDE function (rip=%p)\n", (void *)(info->rip));
 516   return 0;
 517 }
 518
 519
 520
 521 /*
 522  * We assume the the guest pte pointer has already been translated to a host virtual address
 523  */
 524 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info * info,
 525                                      addr_t fault_addr,
 526                                      pf_error_t error_code,
 527                                      pte32_t * shadow_pt,
 528                                      pte32_t * guest_pt) {
 529
 530   pt_access_status_t guest_pte_access;
 531   pt_access_status_t shadow_pte_access;
 532   pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)&(guest_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);;
 533   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 534
 535
 536   // Check the guest page permissions
 537   guest_pte_access = can_access_pte32(guest_pt, fault_addr, error_code);
 538
 539   // Check the shadow page permissions
 540   shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 541
 542 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 543   PrintDebug("Guest PTE: (access=%d)\n\t", guest_pte_access);
 544   PrintPTE32(fault_addr, guest_pte);
 545   PrintDebug("Shadow PTE: (access=%d)\n\t", shadow_pte_access);
 546   PrintPTE32(fault_addr, shadow_pte);
 547 #endif
 548
 549   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 550   if (is_guest_pf(guest_pte_access, shadow_pte_access) == 1) {
 551     PrintDebug("Access error injecting pf to guest (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 552                guest_pte_access, *(uint_t*)&error_code);
 553     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 554     return 0;
 555   }
 556
 557
 558   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 559     // Inconsistent state...
 560     // Guest Re-Entry will flush page tables and everything should now work
 561     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 562     return 0;
 563   }
 564
 565
 566   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 567
 568     addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR((*guest_pte)) +  PT32_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 569
 570     // Page Table Entry Not Present
 571
 572     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 573
 574     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 575       // Inject a machine check in the guest
 576       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_pa);
 577       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 578       return 0;
 579     }
 580
 581     // else...
 582
 583     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 584       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 585       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 586
 587       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 588
 589       shadow_pte->present = guest_pte->present;
 590       shadow_pte->user_page = guest_pte->user_page;
 591
 592       //set according to VMM policy
 593       shadow_pte->write_through = 0;
 594       shadow_pte->cache_disable = 0;
 595       shadow_pte->global_page = 0;
 596       //
 597
 598       guest_pte->accessed = 1;
 599
 600       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_pa)) != NULL) {
 601         // Check if the entry is a page table...
 602         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table %d\n", shadow_pte->writable);
 603         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 604       }
 605
 606       if (guest_pte->dirty == 1) {
 607         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 608       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 609         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 610         guest_pte->dirty = 1;
 611
 612         if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 613           // Well that was quick...
 614           struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 615           PrintDebug("Immediate Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 616           state->cached_cr3 = 0;
 617         }
 618
 619       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 0)) {  // was =
 620         shadow_pte->writable = 0;
 621       }
 622
 623
 624
 625     } else {
 626       // Page fault handled by hook functions
 627       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_pa, error_code) == -1) {
 628         PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %p\n",  (void *)fault_addr);
 629         return -1;
 630       }
 631     }
 632
 633   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 634              (guest_pte->dirty == 0)) {
 635
 636     PrintDebug("Shadow PTE Write Error\n");
 637     guest_pte->dirty = 1;
 638     shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 639
 640     if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 641       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 642       PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 643       state->cached_cr3 = 0;
 644     }
 645
 646     return 0;
 647
 648   } else {
 649     // Inject page fault into the guest
 650     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 651     PrintError("PTE Page fault fell through... Not sure if this should ever happen\n");
 652     PrintError("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 653     return -1;
 654   }
 655
 656   PrintDebug("Returning end of function\n");
 657   return 0;
 658 }
 659
 660
 661
 662
 663
 664
 665 /* Currently Does not work with Segmentation!!! */
 666 int v3_handle_shadow_invlpg(struct guest_info * info)
 667 {
 668         if (info->mem_mode != VIRTUAL_MEM) {
 669                 // Paging must be turned on...
 670                 // should handle with some sort of fault I think
 671                 PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
 672                 return -1;
 673         }
 674
 675
 676         if (info->cpu_mode != PROTECTED)
 677                 return 0;
 678
 679         uchar_t instr[15];
 680         int index = 0;
 681
 682         int ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 683         if (ret != 15) {
 684           PrintError("Could not read instruction 0x%p (ret=%d)\n",  (void *)(addr_t)(info->rip), ret);
 685                 return -1;
 686         }
 687
 688
 689         /* Can INVLPG work with Segments?? */
 690         while (is_prefix_byte(instr[index])) {
 691                 index++;
 692         }
 693
 694
 695         if( instr[index + 0] != (uchar_t) 0x0f
 696         ||  instr[index + 1] != (uchar_t) 0x01
 697         ) {
 698                 PrintError("invalid Instruction Opcode\n");
 699                 PrintTraceMemDump(instr, 15);
 700                 return -1;
 701         }
 702
 703         addr_t first_operand;
 704         addr_t second_operand;
 705         addr_t guest_cr3 = (addr_t)V3_PAddr( (void*)(addr_t) CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3) );
 706
 707         pde32_t * guest_pd = NULL;
 708
 709         if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1)
 710         {
 711                 PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%p\n",  (void *)guest_cr3);
 712                 return -1;
 713         }
 714
 715         index += 2;
 716
 717         v3_operand_type_t addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
 718
 719         if (addr_type != MEM_OPERAND) {
 720                 PrintError("Invalid Operand type\n");
 721                 return -1;
 722         }
 723
 724         pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 725         pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&shadow_pd[PDE32_INDEX(first_operand)];
 726         pde32_t * guest_pde;
 727
 728         //PrintDebug("PDE Index=%d\n", PDE32_INDEX(first_operand));
 729         //PrintDebug("FirstOperand = %x\n", first_operand);
 730
 731         PrintDebug("Invalidating page for %p\n", (void *)first_operand);
 732
 733         guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(first_operand)]);
 734
 735         if (guest_pde->large_page == 1) {
 736                 shadow_pde->present = 0;
 737                 PrintDebug("Invalidating Large Page\n");
 738         } else
 739         if (shadow_pde->present == 1) {
 740                 pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)(addr_t)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 741                 pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *) V3_VAddr( (void*) &shadow_pt[PTE32_INDEX(first_operand)] );
 742
 743 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 744                 PrintDebug("Setting not present\n");
 745                 PrintPTE32(first_operand, shadow_pte );
 746 #endif
 747
 748                 shadow_pte->present = 0;
 749         }
 750
 751         info->rip += index;
 752
 753         return 0;
 754 }
 755
 756
 757 /*
 758
 759
 760 static int create_pd32_nonaligned_4MB_page(struct guest_info * info, pte32_t * pt, addr_t guest_addr, pde32_4MB_t * large_shadow_pde) {
 761   uint_t i = 0;
 762   pte32_t * pte_cursor;
 763   addr_t guest_pa = 0;
 764
 765   for (i = 0; i < 1024; i++) {
 766     guest_pa = guest_addr + (PAGE_SIZE * i);
 767     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 768
 769     pte_cursor = &(pt[i]);
 770
 771     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 772       // Currently we don't support this, but in theory we could
 773       PrintError("Invalid Host Memory Type\n");
 774       return -1;
 775     } else if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 776       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 777
 778
 779       pte_cursor->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 780       pte_cursor->present = 1;
 781       pte_cursor->writable = large_shadow_pde->writable;
 782       pte_cursor->user_page = large_shadow_pde->user_page;
 783       pte_cursor->write_through = 0;
 784       pte_cursor->cache_disable = 0;
 785       pte_cursor->global_page = 0;
 786
 787     } else {
 788       PrintError("Unsupported Host Memory Type\n");
 789       return -1;
 790     }
 791   }
 792   return 0;
 793 }
 794
 795
 796 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 797                                     pde32_t * guest_pde, pde32_t * shadow_pde,
 798                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code ) {
 799   struct shadow_region * mem_reg;
 800   pde32_4MB_t * large_guest_pde = (pde32_4MB_t *)guest_pde;
 801   pde32_4MB_t * large_shadow_pde = (pde32_4MB_t *)shadow_pde;
 802   host_region_type_t host_page_type;
 803   addr_t guest_start_addr = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde);
 804   //    addr_t guest_end_addr = guest_start_addr + PAGE_SIZE_4MB; // start address + 4MB
 805
 806
 807   // Check that the Guest PDE entry points to valid memory
 808   // else Machine Check the guest
 809   PrintDebug("Large Page: Page Base Addr=%x\n", guest_start_addr);
 810
 811   host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_start_addr);
 812
 813   if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 814     PrintError("Invalid guest address in large page (0x%x)\n", guest_start_addr);
 815     v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 816     return -1;
 817   }
 818
 819   // else...
 820
 821   if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 822
 823     addr_t host_start_addr = 0;
 824     addr_t region_end_addr = 0;
 825
 826     // Check for a large enough region in host memory
 827     mem_reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_start_addr);
 828     PrintDebug("Host region: host_addr=%x (guest_start=%x, end=%x)\n",
 829                mem_reg->host_addr, mem_reg->guest_start, mem_reg->guest_end);
 830     host_start_addr = mem_reg->host_addr + (guest_start_addr - mem_reg->guest_start);
 831     region_end_addr = mem_reg->host_addr + (mem_reg->guest_end - mem_reg->guest_start);
 832
 833     PrintDebug("Host Start Addr=%x; Region End Addr=%x\n", host_start_addr, region_end_addr);
 834
 835
 836     //4f
 837     if (large_guest_pde->dirty == 1) { // dirty
 838       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 839     } else if (error_code.write == 1) { // not dirty, access is write
 840       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 841       large_guest_pde->dirty = 1;
 842     } else { // not dirty, access is read
 843       large_shadow_pde->writable = 0;
 844     }
 845
 846
 847     // Check if the region is at least an additional 4MB
 848
 849
 850     //4b.
 851     if ((PD32_4MB_PAGE_OFFSET(host_start_addr) == 0) &&
 852         (region_end_addr >= host_start_addr + PAGE_SIZE_4MB)) {         // if 4MB boundary
 853       large_shadow_pde->page_base_addr = PD32_4MB_BASE_ADDR(host_start_addr);
 854     } else {      // else generate 4k pages
 855       pte32_t * shadow_pt = NULL;
 856       PrintDebug("Handling non aligned large page\n");
 857
 858       shadow_pde->large_page = 0;
 859
 860       shadow_pt = create_new_shadow_pt32();
 861
 862       if (create_pd32_nonaligned_4MB_page(info, shadow_pt, guest_start_addr, large_shadow_pde) == -1) {
 863         PrintError("Non Aligned Large Page Error\n");
 864         V3_Free(shadow_pt);
 865         return -1;
 866       }
 867
 868
 869 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 870       PrintDebug("non-aligned Shadow PT\n");
 871       PrintPT32(PT32_PAGE_ADDR(fault_addr), shadow_pt);
 872 #endif
 873       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 874     }
 875
 876   } else {
 877     // Handle hooked pages as well as other special pages
 878     if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_start_addr, error_code) == -1) {
 879       PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 880       return -1;
 881     }
 882   }
 883
 884   return 0;
 885 }
 886 */