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_pa(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_pa(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_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%x)\n", 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: %x\n", 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 = 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\n");
 395
 396   if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 397     PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", 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                guest_pde_access, 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)shadow_pt);
 438
 439       if (guest_pde->large_page == 0) {
 440         shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 441       } else {
 442         ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 0;
 443         shadow_pde->writable = 0;
 444       }
 445     }
 446   else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK)
 447     {
 448       //
 449       // PTE fault
 450       //
 451       pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)(addr_t)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 452
 453       if (guest_pde->large_page == 0) {
 454         pte32_t * guest_pt = NULL;
 455         if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR((*guest_pde)), (addr_t*)&guest_pt) == -1) {
 456           // Machine check the guest
 457           PrintDebug("Invalid Guest PTE Address: 0x%x\n", PDE32_T_ADDR((*guest_pde)));
 458           v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 459           return 0;
 460         }
 461
 462         if (handle_shadow_pte32_fault(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, guest_pt)  == -1) {
 463           PrintError("Error handling Page fault caused by PTE\n");
 464           return -1;
 465         }
 466       } else if (guest_pde->large_page == 1) {
 467         if (handle_large_pagefault32(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, (pde32_4MB_t *)guest_pde) == -1) {
 468           PrintError("Error handling large pagefault\n");
 469           return -1;
 470         }
 471       }
 472     }
 473   else if ((shadow_pde_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 474            (guest_pde->large_page == 1) &&
 475            (((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty == 0))
 476     {
 477       //
 478       // Page Directory Entry marked read-only
 479       // Its a large page and we need to update the dirty bit in the guest
 480       //
 481
 482       PrintDebug("Large page write error... Setting dirty bit and returning\n");
 483       ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 484       shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 485       return 0;
 486
 487     }
 488   else if (shadow_pde_access == PT_USER_ERROR)
 489     {
 490       //
 491       // Page Directory Entry marked non-user
 492       //
 493       PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pde_access=0x%x, guest_pde_access=0x%x)\n",
 494                  shadow_pde_access, guest_pde_access);
 495       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 496       return 0;
 497     }
 498   else
 499     {
 500       // inject page fault in guest
 501       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 502       PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pde_access);
 503       PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 504 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 505       PrintDebug("Guest PDE: (access=%d)\n\t", guest_pde_access);
 506       PrintPDE32(fault_addr, guest_pde);
 507       PrintDebug("Shadow PDE: (access=%d)\n\t", shadow_pde_access);
 508       PrintPDE32(fault_addr, shadow_pde);
 509 #endif
 510
 511       return 0;
 512     }
 513
 514   PrintDebug("Returning end of PDE function (rip=%x)\n", info->rip);
 515   return 0;
 516 }
 517
 518
 519
 520 /*
 521  * We assume the the guest pte pointer has already been translated to a host virtual address
 522  */
 523 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info * info,
 524                                      addr_t fault_addr,
 525                                      pf_error_t error_code,
 526                                      pte32_t * shadow_pt,
 527                                      pte32_t * guest_pt) {
 528
 529   pt_access_status_t guest_pte_access;
 530   pt_access_status_t shadow_pte_access;
 531   pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)&(guest_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);;
 532   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 533
 534
 535   // Check the guest page permissions
 536   guest_pte_access = can_access_pte32(guest_pt, fault_addr, error_code);
 537
 538   // Check the shadow page permissions
 539   shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 540
 541 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 542   PrintDebug("Guest PTE: (access=%d)\n\t", guest_pte_access);
 543   PrintPTE32(fault_addr, guest_pte);
 544   PrintDebug("Shadow PTE: (access=%d)\n\t", shadow_pte_access);
 545   PrintPTE32(fault_addr, shadow_pte);
 546 #endif
 547
 548   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 549   if (is_guest_pf(guest_pte_access, shadow_pte_access) == 1) {
 550     PrintDebug("Access error injecting pf to guest (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 551                guest_pte_access, *(uint_t*)&error_code);
 552     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 553     return 0;
 554   }
 555
 556
 557   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 558     // Inconsistent state...
 559     // Guest Re-Entry will flush page tables and everything should now work
 560     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 561     return 0;
 562   }
 563
 564
 565   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 566
 567     addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR((*guest_pte)) +  PT32_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 568
 569     // Page Table Entry Not Present
 570
 571     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 572
 573     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 574       // Inject a machine check in the guest
 575       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%x)\n", guest_pa);
 576       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 577       return 0;
 578     }
 579
 580     // else...
 581
 582     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 583       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 584       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 585
 586       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 587
 588       shadow_pte->present = guest_pte->present;
 589       shadow_pte->user_page = guest_pte->user_page;
 590
 591       //set according to VMM policy
 592       shadow_pte->write_through = 0;
 593       shadow_pte->cache_disable = 0;
 594       shadow_pte->global_page = 0;
 595       //
 596
 597       guest_pte->accessed = 1;
 598
 599       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_pa)) != NULL) {
 600         // Check if the entry is a page table...
 601         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table\n", shadow_pte->writable);
 602         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 603       }
 604
 605       if (guest_pte->dirty == 1) {
 606         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 607       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 608         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 609         guest_pte->dirty = 1;
 610
 611         if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 612           // Well that was quick...
 613           struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 614           PrintDebug("Immediate Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 615           state->cached_cr3 = 0;
 616         }
 617
 618       } else if ((guest_pte->dirty = 0) && (error_code.write == 0)) {
 619         shadow_pte->writable = 0;
 620       }
 621
 622
 623
 624     } else {
 625       // Page fault handled by hook functions
 626       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_pa, error_code) == -1) {
 627         PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 628         return -1;
 629       }
 630     }
 631
 632   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 633              (guest_pte->dirty == 0)) {
 634
 635     PrintDebug("Shadow PTE Write Error\n");
 636     guest_pte->dirty = 1;
 637     shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 638
 639     if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 640       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 641       PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 642       state->cached_cr3 = 0;
 643     }
 644
 645     return 0;
 646
 647   } else {
 648     // Inject page fault into the guest
 649     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 650     PrintError("PTE Page fault fell through... Not sure if this should ever happen\n");
 651     PrintError("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 652     return -1;
 653   }
 654
 655   PrintDebug("Returning end of function\n");
 656   return 0;
 657 }
 658
 659
 660
 661
 662
 663
 664 /* Currently Does not work with Segmentation!!! */
 665 int v3_handle_shadow_invlpg(struct guest_info * info) {
 666   if (info->mem_mode != VIRTUAL_MEM) {
 667     // Paging must be turned on...
 668     // should handle with some sort of fault I think
 669     PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
 670     return -1;
 671   }
 672
 673
 674   if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
 675     uchar_t instr[15];
 676     int ret;
 677     int index = 0;
 678
 679     ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 680     if (ret != 15) {
 681       PrintError("Could not read instruction 0x%x (ret=%d)\n", info->rip, ret);
 682       return -1;
 683     }
 684
 685
 686     /* Can INVLPG work with Segments?? */
 687     while (is_prefix_byte(instr[index])) {
 688       index++;
 689     }
 690
 691
 692     if ((instr[index] == (uchar_t)0x0f) &&
 693         (instr[index + 1] == (uchar_t)0x01)) {
 694
 695       addr_t first_operand;
 696       addr_t second_operand;
 697       v3_operand_type_t addr_type;
 698       addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 699
 700       pde32_t * guest_pd = NULL;
 701
 702       if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 703         PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", guest_cr3);
 704         return -1;
 705       }
 706
 707
 708
 709
 710       index += 2;
 711
 712       addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
 713
 714       if (addr_type == MEM_OPERAND) {
 715         pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 716         pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&shadow_pd[PDE32_INDEX(first_operand)];
 717         pde32_t * guest_pde;
 718
 719         //PrintDebug("PDE Index=%d\n", PDE32_INDEX(first_operand));
 720         //PrintDebug("FirstOperand = %x\n", first_operand);
 721
 722         PrintDebug("Invalidating page for %x\n", first_operand);
 723
 724         guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(first_operand)]);
 725
 726         if (guest_pde->large_page == 1) {
 727           shadow_pde->present = 0;
 728           PrintDebug("Invalidating Large Page\n");
 729         } else {
 730
 731           if (shadow_pde->present == 1) {
 732             pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)(addr_t)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 733             pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&shadow_pt[PTE32_INDEX(first_operand)];
 734
 735 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 736             PrintDebug("Setting not present\n");
 737             PrintPTE32(first_operand, shadow_pte);
 738 #endif
 739
 740             shadow_pte->present = 0;
 741           }
 742         }
 743
 744         info->rip += index;
 745
 746       } else {
 747         PrintError("Invalid Operand type\n");
 748         return -1;
 749       }
 750     } else {
 751       PrintError("invalid Instruction Opcode\n");
 752       PrintTraceMemDump(instr, 15);
 753       return -1;
 754     }
 755   }
 756
 757   return 0;
 758 }
 759
 760
 761 /*
 762
 763
 764 static int create_pd32_nonaligned_4MB_page(struct guest_info * info, pte32_t * pt, addr_t guest_addr, pde32_4MB_t * large_shadow_pde) {
 765   uint_t i = 0;
 766   pte32_t * pte_cursor;
 767   addr_t guest_pa = 0;
 768
 769   for (i = 0; i < 1024; i++) {
 770     guest_pa = guest_addr + (PAGE_SIZE * i);
 771     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 772
 773     pte_cursor = &(pt[i]);
 774
 775     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 776       // Currently we don't support this, but in theory we could
 777       PrintError("Invalid Host Memory Type\n");
 778       return -1;
 779     } else if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 780       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 781
 782
 783       pte_cursor->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 784       pte_cursor->present = 1;
 785       pte_cursor->writable = large_shadow_pde->writable;
 786       pte_cursor->user_page = large_shadow_pde->user_page;
 787       pte_cursor->write_through = 0;
 788       pte_cursor->cache_disable = 0;
 789       pte_cursor->global_page = 0;
 790
 791     } else {
 792       PrintError("Unsupported Host Memory Type\n");
 793       return -1;
 794     }
 795   }
 796   return 0;
 797 }
 798
 799
 800 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 801                                     pde32_t * guest_pde, pde32_t * shadow_pde,
 802                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code ) {
 803   struct shadow_region * mem_reg;
 804   pde32_4MB_t * large_guest_pde = (pde32_4MB_t *)guest_pde;
 805   pde32_4MB_t * large_shadow_pde = (pde32_4MB_t *)shadow_pde;
 806   host_region_type_t host_page_type;
 807   addr_t guest_start_addr = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde);
 808   //    addr_t guest_end_addr = guest_start_addr + PAGE_SIZE_4MB; // start address + 4MB
 809
 810
 811   // Check that the Guest PDE entry points to valid memory
 812   // else Machine Check the guest
 813   PrintDebug("Large Page: Page Base Addr=%x\n", guest_start_addr);
 814
 815   host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_start_addr);
 816
 817   if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 818     PrintError("Invalid guest address in large page (0x%x)\n", guest_start_addr);
 819     v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 820     return -1;
 821   }
 822
 823   // else...
 824
 825   if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 826
 827     addr_t host_start_addr = 0;
 828     addr_t region_end_addr = 0;
 829
 830     // Check for a large enough region in host memory
 831     mem_reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_start_addr);
 832     PrintDebug("Host region: host_addr=%x (guest_start=%x, end=%x)\n",
 833                mem_reg->host_addr, mem_reg->guest_start, mem_reg->guest_end);
 834     host_start_addr = mem_reg->host_addr + (guest_start_addr - mem_reg->guest_start);
 835     region_end_addr = mem_reg->host_addr + (mem_reg->guest_end - mem_reg->guest_start);
 836
 837     PrintDebug("Host Start Addr=%x; Region End Addr=%x\n", host_start_addr, region_end_addr);
 838
 839
 840     //4f
 841     if (large_guest_pde->dirty == 1) { // dirty
 842       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 843     } else if (error_code.write == 1) { // not dirty, access is write
 844       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 845       large_guest_pde->dirty = 1;
 846     } else { // not dirty, access is read
 847       large_shadow_pde->writable = 0;
 848     }
 849
 850
 851     // Check if the region is at least an additional 4MB
 852
 853
 854     //4b.
 855     if ((PD32_4MB_PAGE_OFFSET(host_start_addr) == 0) &&
 856         (region_end_addr >= host_start_addr + PAGE_SIZE_4MB)) {         // if 4MB boundary
 857       large_shadow_pde->page_base_addr = PD32_4MB_BASE_ADDR(host_start_addr);
 858     } else {      // else generate 4k pages
 859       pte32_t * shadow_pt = NULL;
 860       PrintDebug("Handling non aligned large page\n");
 861
 862       shadow_pde->large_page = 0;
 863
 864       shadow_pt = create_new_shadow_pt32();
 865
 866       if (create_pd32_nonaligned_4MB_page(info, shadow_pt, guest_start_addr, large_shadow_pde) == -1) {
 867         PrintError("Non Aligned Large Page Error\n");
 868         V3_Free(shadow_pt);
 869         return -1;
 870       }
 871
 872
 873 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 874       PrintDebug("non-aligned Shadow PT\n");
 875       PrintPT32(PT32_PAGE_ADDR(fault_addr), shadow_pt);
 876 #endif
 877       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 878     }
 879
 880   } else {
 881     // Handle hooked pages as well as other special pages
 882     if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_start_addr, error_code) == -1) {
 883       PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 884       return -1;
 885     }
 886   }
 887
 888   return 0;
 889 }
 890 */