palacios/src/palacios/vmm_shadow_paging.c

   1 /* (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu> */
   2 /* (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org> */
   3
   4
   5 #include <palacios/vmm_shadow_paging.h>
   6
   7
   8 #include <palacios/vmm.h>
   9 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  10 #include <palacios/vmm_decoder.h>
  11
  12 #ifndef DEBUG_SHADOW_PAGING
  13 #undef PrintDebug
  14 #define PrintDebug(fmt, args...)
  15 #endif
  16
  17
  18 /***
  19  ***  There be dragons
  20  ***/
  21
  22
  23
  24
  25
  26 DEFINE_HASHTABLE_INSERT(add_cr3_to_cache, addr_t, struct hashtable *);
  27 DEFINE_HASHTABLE_SEARCH(find_cr3_in_cache, addr_t, struct hashtable *);
  28 DEFINE_HASHTABLE_REMOVE(del_cr3_from_cache, addr_t, struct hashtable *, 0);
  29
  30
  31 DEFINE_HASHTABLE_INSERT(add_pte_map, addr_t, addr_t);
  32 DEFINE_HASHTABLE_SEARCH(find_pte_map, addr_t, addr_t);
  33 DEFINE_HASHTABLE_REMOVE(del_pte_map, addr_t, addr_t, 0);
  34
  35
  36
  37
  38 static uint_t pte_hash_fn(addr_t key) {
  39   return hash_long(key, 32);
  40 }
  41
  42 static int pte_equals(addr_t key1, addr_t key2) {
  43   return (key1 == key2);
  44 }
  45
  46 static uint_t cr3_hash_fn(addr_t key) {
  47   return hash_long(key, 32);
  48 }
  49
  50 static int cr3_equals(addr_t key1, addr_t key2) {
  51   return (key1 == key2);
  52 }
  53
  54
  55 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info* info,
  56                                      addr_t fault_addr,
  57                                      pf_error_t error_code,
  58                                      pte32_t * shadow_pte,
  59                                      pte32_t * guest_pte);
  60
  61 static int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code);
  62
  63 int init_shadow_page_state(struct guest_info * info) {
  64   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
  65   state->guest_mode = PDE32;
  66   state->shadow_mode = PDE32;
  67
  68   state->guest_cr3 = 0;
  69   state->shadow_cr3 = 0;
  70
  71
  72   state->cr3_cache = create_hashtable(0, &cr3_hash_fn, &cr3_equals);
  73
  74   state->cached_cr3 = 0;
  75   state->cached_ptes = NULL;
  76
  77   return 0;
  78 }
  79
  80
  81
  82
  83 /*
  84  For now we'll do something a little more lightweight
  85 int cache_page_tables32(struct guest_info * info, addr_t pde) {
  86   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
  87   addr_t pde_host_addr;
  88   pde32_t * tmp_pde;
  89   struct hashtable * pte_cache = NULL;
  90   int i = 0;
  91
  92
  93   pte_cache = (struct hashtable *)find_cr3_in_cache(state->cr3_cache, pde);
  94   if (pte_cache != NULL) {
  95     PrintError("CR3 already present in cache\n");
  96     state->current_ptes = pte_cache;
  97     return 1;
  98   } else {
  99     PrintError("Creating new CR3 cache entry\n");
 100     pte_cache = create_hashtable(0, &pte_hash_fn, &pte_equals);
 101     state->current_ptes = pte_cache;
 102     add_cr3_to_cache(state->cr3_cache, pde, pte_cache);
 103   }
 104
 105   if (guest_pa_to_host_va(info, pde, &pde_host_addr) == -1) {
 106     PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 107     return -1;
 108   }
 109
 110   tmp_pde = (pde32_t *)pde_host_addr;
 111
 112   add_pte_map(pte_cache, pde, pde_host_addr);
 113
 114
 115   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 116     if ((tmp_pde[i].present) && (tmp_pde[i].large_page == 0)) {
 117       addr_t pte_host_addr;
 118
 119       if (guest_pa_to_host_va(info, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), &pte_host_addr) == -1) {
 120         PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 121         return -1;
 122       }
 123
 124       add_pte_map(pte_cache, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), pte_host_addr);
 125     }
 126   }
 127
 128
 129   return 0;
 130 }
 131 */
 132
 133 int cache_page_tables32(struct guest_info * info, addr_t pde) {
 134   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 135   addr_t pde_host_addr;
 136   pde32_t * tmp_pde;
 137   struct hashtable * pte_cache = NULL;
 138   int i = 0;
 139
 140   if (pde == state->cached_cr3) {
 141     return 1;
 142   }
 143
 144   if (state->cached_ptes != NULL) {
 145     hashtable_destroy(state->cached_ptes, 0, 0);
 146     state->cached_ptes = NULL;
 147   }
 148
 149   state->cached_cr3 = pde;
 150
 151   pte_cache = create_hashtable(0, &pte_hash_fn, &pte_equals);
 152   state->cached_ptes = pte_cache;
 153
 154   if (guest_pa_to_host_pa(info, pde, &pde_host_addr) == -1) {
 155     PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 156     return -1;
 157   }
 158
 159   tmp_pde = (pde32_t *)pde_host_addr;
 160
 161   add_pte_map(pte_cache, pde, pde_host_addr);
 162
 163
 164   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 165     if ((tmp_pde[i].present) && (tmp_pde[i].large_page == 0)) {
 166       addr_t pte_host_addr;
 167
 168       if (guest_pa_to_host_pa(info, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), &pte_host_addr) == -1) {
 169         PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 170         return -1;
 171       }
 172
 173       add_pte_map(pte_cache, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), pte_host_addr);
 174     }
 175   }
 176
 177   return 0;
 178
 179 }
 180
 181
 182
 183 int v3_replace_shdw_page32(struct guest_info * info, addr_t location, pte32_t * new_page, pte32_t * old_page) {
 184   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 185   pde32_t * shadow_pde =  (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(location)]);
 186
 187   if (shadow_pde->large_page == 0) {
 188     pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 189     pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(location)]);
 190
 191     //if (shadow_pte->present == 1) {
 192     *(uint_t *)old_page = *(uint_t *)shadow_pte;
 193     //}
 194
 195     *(uint_t *)shadow_pte = *(uint_t *)new_page;
 196
 197   } else {
 198     // currently unhandled
 199     return -1;
 200   }
 201
 202   return 0;
 203 }
 204
 205
 206
 207
 208
 209
 210 int handle_shadow_pagefault(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 211
 212   if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 213     // If paging is not turned on we need to handle the special cases
 214     return handle_special_page_fault(info, fault_addr, fault_addr, error_code);
 215   } else if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
 216
 217     switch (info->cpu_mode) {
 218     case PROTECTED:
 219       return handle_shadow_pagefault32(info, fault_addr, error_code);
 220       break;
 221     case PROTECTED_PAE:
 222     case LONG:
 223     default:
 224       PrintError("Unhandled CPU Mode\n");
 225       return -1;
 226     }
 227   } else {
 228     PrintError("Invalid Memory mode\n");
 229     return -1;
 230   }
 231 }
 232
 233 addr_t create_new_shadow_pt32() {
 234   void * host_pde = 0;
 235
 236   host_pde = V3_AllocPages(1);
 237   memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
 238
 239   return (addr_t)host_pde;
 240 }
 241
 242
 243 static void inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 244   info->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
 245   v3_raise_exception_with_error(info, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
 246 }
 247
 248
 249 static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access) {
 250   /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
 251      If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_
 252      the reason for the fault was that the page is not present in the shadow,
 253      _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate
 254      a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
 255      _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
 256
 257      whew...
 258   */
 259   if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
 260     // Guest Access Error
 261
 262     if ((shadow_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 263         (guest_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 264       // aka (guest permission error)
 265       return 1;
 266     }
 267
 268     if ((shadow_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 269         (guest_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 270       // Page tables completely blank, handle guest first
 271       return 1;
 272     }
 273
 274     // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
 275   }
 276
 277   return 0;
 278 }
 279
 280
 281
 282
 283 /* The guest status checks have already been done,
 284  * only special case shadow checks remain
 285  */
 286 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 287                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 288                                     pte32_t * shadow_pt, pde32_4MB_t * large_guest_pde)
 289 {
 290   pt_access_status_t shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 291   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 292
 293   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 294     // Inconsistent state...
 295     // Guest Re-Entry will flush tables and everything should now workd
 296     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 297     return 0;
 298   }
 299
 300
 301   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 302     // Get the guest physical address of the fault
 303     addr_t guest_fault_pa = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde) + PD32_4MB_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 304     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_fault_pa);
 305
 306
 307     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 308       // Inject a machine check in the guest
 309       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%x)\n", guest_fault_pa);
 310       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 311       return 0;
 312     }
 313
 314     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 315       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 316       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_fault_pa);
 317
 318       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 319
 320       shadow_pte->present = 1;
 321
 322       /* We are assuming that the PDE entry has precedence
 323        * so the Shadow PDE will mirror the guest PDE settings,
 324        * and we don't have to worry about them here
 325        * Allow everything
 326        */
 327       shadow_pte->user_page = 1;
 328
 329       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_fault_pa)) != NULL) {
 330         // Check if the entry is a page table...
 331         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table (large page)\n");
 332         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 333         shadow_pte->writable = 0;
 334       } else {
 335         shadow_pte->writable = 1;
 336       }
 337
 338
 339       //set according to VMM policy
 340       shadow_pte->write_through = 0;
 341       shadow_pte->cache_disable = 0;
 342       shadow_pte->global_page = 0;
 343       //
 344
 345     } else {
 346       // Handle hooked pages as well as other special pages
 347       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_fault_pa, error_code) == -1) {
 348         PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 349         return -1;
 350       }
 351     }
 352   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 353              (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT)) {
 354
 355     struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 356     PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page (large page)\n");
 357     state->cached_cr3 = 0;
 358     shadow_pte->writable = 1;
 359
 360   } else {
 361     PrintError("Error in large page fault handler...\n");
 362     PrintError("This case should have been handled at the top level handler\n");
 363     return -1;
 364   }
 365
 366   PrintDebug("Returning from large page fault handler\n");
 367   return 0;
 368 }
 369
 370
 371 static int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 372   pde32_t * guest_pd = NULL;
 373   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 374   addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 375   pt_access_status_t guest_pde_access;
 376   pt_access_status_t shadow_pde_access;
 377   pde32_t * guest_pde = NULL;
 378   pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 379
 380   PrintDebug("Shadow page fault handler\n");
 381
 382   if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 383     PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", guest_cr3);
 384     return -1;
 385   }
 386
 387   guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 388
 389
 390   // Check the guest page permissions
 391   guest_pde_access = can_access_pde32(guest_pd, fault_addr, error_code);
 392
 393   // Check the shadow page permissions
 394   shadow_pde_access = can_access_pde32(shadow_pd, fault_addr, error_code);
 395
 396   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 397   if (is_guest_pf(guest_pde_access, shadow_pde_access) == 1) {
 398     PrintDebug("Injecting PDE pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 399                guest_pde_access, error_code);
 400     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 401     return 0;
 402   }
 403
 404
 405   if (shadow_pde_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)
 406     {
 407       pte32_t * shadow_pt =  (pte32_t *)create_new_shadow_pt32();
 408
 409       shadow_pde->present = 1;
 410       shadow_pde->user_page = guest_pde->user_page;
 411       //    shadow_pde->large_page = guest_pde->large_page;
 412       shadow_pde->large_page = 0;
 413
 414
 415       // VMM Specific options
 416       shadow_pde->write_through = 0;
 417       shadow_pde->cache_disable = 0;
 418       shadow_pde->global_page = 0;
 419       //
 420
 421       guest_pde->accessed = 1;
 422
 423       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 424
 425       if (guest_pde->large_page == 0) {
 426         shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 427       } else {
 428         ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 0;
 429         shadow_pde->writable = 0;
 430       }
 431     }
 432   else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK)
 433     {
 434       //
 435       // PTE fault
 436       //
 437       pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 438
 439       if (guest_pde->large_page == 0) {
 440         pte32_t * guest_pt = NULL;
 441         if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR((*guest_pde)), (addr_t*)&guest_pt) == -1) {
 442           // Machine check the guest
 443           PrintDebug("Invalid Guest PTE Address: 0x%x\n", PDE32_T_ADDR((*guest_pde)));
 444           v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 445           return 0;
 446         }
 447
 448         if (handle_shadow_pte32_fault(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, guest_pt)  == -1) {
 449           PrintError("Error handling Page fault caused by PTE\n");
 450           return -1;
 451         }
 452       } else if (guest_pde->large_page == 1) {
 453         if (handle_large_pagefault32(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, (pde32_4MB_t *)guest_pde) == -1) {
 454           PrintError("Error handling large pagefault\n");
 455           return -1;
 456         }
 457       }
 458     }
 459   else if ((shadow_pde_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 460            (guest_pde->large_page == 1) &&
 461            (((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty == 0))
 462     {
 463       //
 464       // Page Directory Entry marked read-only
 465       // Its a large page and we need to update the dirty bit in the guest
 466       //
 467
 468       PrintDebug("Large page write error... Setting dirty bit and returning\n");
 469       ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 470       shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 471       return 0;
 472
 473     }
 474   else if (shadow_pde_access == PT_USER_ERROR)
 475     {
 476       //
 477       // Page Directory Entry marked non-user
 478       //
 479       PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pde_access=0x%x, guest_pde_access=0x%x)\n",
 480                  shadow_pde_access, guest_pde_access);
 481       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 482       return 0;
 483     }
 484   else
 485     {
 486       // inject page fault in guest
 487       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 488       PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pde_access);
 489       PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 490 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 491       PrintDebug("Guest PDE: (access=%d)\n\t", guest_pde_access);
 492       PrintPDE32(fault_addr, guest_pde);
 493       PrintDebug("Shadow PDE: (access=%d)\n\t", shadow_pde_access);
 494       PrintPDE32(fault_addr, shadow_pde);
 495 #endif
 496
 497       return 0;
 498     }
 499
 500   PrintDebug("Returning end of PDE function (rip=%x)\n", info->rip);
 501   return 0;
 502 }
 503
 504
 505
 506 /*
 507  * We assume the the guest pte pointer has already been translated to a host virtual address
 508  */
 509 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info * info,
 510                                      addr_t fault_addr,
 511                                      pf_error_t error_code,
 512                                      pte32_t * shadow_pt,
 513                                      pte32_t * guest_pt) {
 514
 515   pt_access_status_t guest_pte_access;
 516   pt_access_status_t shadow_pte_access;
 517   pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)&(guest_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);;
 518   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 519
 520
 521   // Check the guest page permissions
 522   guest_pte_access = can_access_pte32(guest_pt, fault_addr, error_code);
 523
 524   // Check the shadow page permissions
 525   shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 526
 527 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 528   PrintDebug("Guest PTE: (access=%d)\n\t", guest_pte_access);
 529   PrintPTE32(fault_addr, guest_pte);
 530   PrintDebug("Shadow PTE: (access=%d)\n\t", shadow_pte_access);
 531   PrintPTE32(fault_addr, shadow_pte);
 532 #endif
 533
 534   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 535   if (is_guest_pf(guest_pte_access, shadow_pte_access) == 1) {
 536     PrintDebug("Access error injecting pf to guest (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 537                guest_pte_access, *(uint_t*)&error_code);
 538     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 539     return 0;
 540   }
 541
 542
 543   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 544     // Inconsistent state...
 545     // Guest Re-Entry will flush page tables and everything should now work
 546     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 547     return 0;
 548   }
 549
 550
 551   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 552
 553     addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR((*guest_pte)) +  PT32_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 554
 555     // Page Table Entry Not Present
 556
 557     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 558
 559     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 560       // Inject a machine check in the guest
 561       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%x)\n", guest_pa);
 562       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 563       return 0;
 564     }
 565
 566     // else...
 567
 568     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 569       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 570       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 571
 572       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 573
 574       shadow_pte->present = guest_pte->present;
 575       shadow_pte->user_page = guest_pte->user_page;
 576
 577       //set according to VMM policy
 578       shadow_pte->write_through = 0;
 579       shadow_pte->cache_disable = 0;
 580       shadow_pte->global_page = 0;
 581       //
 582
 583       guest_pte->accessed = 1;
 584
 585       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_pa)) != NULL) {
 586         // Check if the entry is a page table...
 587         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table\n", shadow_pte->writable);
 588         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 589       }
 590
 591       if (guest_pte->dirty == 1) {
 592         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 593       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 594         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 595         guest_pte->dirty = 1;
 596
 597         if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 598           // Well that was quick...
 599           struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 600           PrintDebug("Immediate Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 601           state->cached_cr3 = 0;
 602         }
 603
 604       } else if ((guest_pte->dirty = 0) && (error_code.write == 0)) {
 605         shadow_pte->writable = 0;
 606       }
 607
 608
 609
 610     } else {
 611       // Page fault handled by hook functions
 612       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_pa, error_code) == -1) {
 613         PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 614         return -1;
 615       }
 616     }
 617
 618   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 619              (guest_pte->dirty == 0)) {
 620
 621     PrintDebug("Shadow PTE Write Error\n");
 622     guest_pte->dirty = 1;
 623     shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 624
 625     if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 626       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 627       PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 628       state->cached_cr3 = 0;
 629     }
 630
 631     return 0;
 632
 633   } else {
 634     // Inject page fault into the guest
 635     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 636     PrintError("PTE Page fault fell through... Not sure if this should ever happen\n");
 637     PrintError("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 638     return -1;
 639   }
 640
 641   PrintDebug("Returning end of function\n");
 642   return 0;
 643 }
 644
 645
 646
 647
 648
 649
 650 /* Currently Does not work with Segmentation!!! */
 651 int handle_shadow_invlpg(struct guest_info * info) {
 652   if (info->mem_mode != VIRTUAL_MEM) {
 653     // Paging must be turned on...
 654     // should handle with some sort of fault I think
 655     PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
 656     return -1;
 657   }
 658
 659
 660   if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
 661     char instr[15];
 662     int ret;
 663     int index = 0;
 664
 665     ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 666     if (ret != 15) {
 667       PrintError("Could not read instruction 0x%x (ret=%d)\n", info->rip, ret);
 668       return -1;
 669     }
 670
 671
 672     /* Can INVLPG work with Segments?? */
 673     while (is_prefix_byte(instr[index])) {
 674       index++;
 675     }
 676
 677
 678     if ((instr[index] == (uchar_t)0x0f) &&
 679         (instr[index + 1] == (uchar_t)0x01)) {
 680
 681       addr_t first_operand;
 682       addr_t second_operand;
 683       operand_type_t addr_type;
 684       addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 685
 686       pde32_t * guest_pd = NULL;
 687
 688       if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 689         PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", guest_cr3);
 690         return -1;
 691       }
 692
 693
 694
 695
 696       index += 2;
 697
 698       addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
 699
 700       if (addr_type == MEM_OPERAND) {
 701         pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 702         pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&shadow_pd[PDE32_INDEX(first_operand)];
 703         pde32_t * guest_pde;
 704
 705         //PrintDebug("PDE Index=%d\n", PDE32_INDEX(first_operand));
 706         //PrintDebug("FirstOperand = %x\n", first_operand);
 707
 708         PrintDebug("Invalidating page for %x\n", first_operand);
 709
 710         guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(first_operand)]);
 711
 712         if (guest_pde->large_page == 1) {
 713           shadow_pde->present = 0;
 714           PrintDebug("Invalidating Large Page\n");
 715         } else {
 716
 717           if (shadow_pde->present == 1) {
 718             pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 719             pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&shadow_pt[PTE32_INDEX(first_operand)];
 720
 721 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 722             PrintDebug("Setting not present\n");
 723             PrintPTE32(first_operand, shadow_pte);
 724 #endif
 725
 726             shadow_pte->present = 0;
 727           }
 728         }
 729
 730         info->rip += index;
 731
 732       } else {
 733         PrintError("Invalid Operand type\n");
 734         return -1;
 735       }
 736     } else {
 737       PrintError("invalid Instruction Opcode\n");
 738       PrintTraceMemDump(instr, 15);
 739       return -1;
 740     }
 741   }
 742
 743   return 0;
 744 }
 745
 746
 747 /*
 748
 749
 750 static int create_pd32_nonaligned_4MB_page(struct guest_info * info, pte32_t * pt, addr_t guest_addr, pde32_4MB_t * large_shadow_pde) {
 751   uint_t i = 0;
 752   pte32_t * pte_cursor;
 753   addr_t guest_pa = 0;
 754
 755   for (i = 0; i < 1024; i++) {
 756     guest_pa = guest_addr + (PAGE_SIZE * i);
 757     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 758
 759     pte_cursor = &(pt[i]);
 760
 761     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 762       // Currently we don't support this, but in theory we could
 763       PrintError("Invalid Host Memory Type\n");
 764       return -1;
 765     } else if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 766       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 767
 768
 769       pte_cursor->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 770       pte_cursor->present = 1;
 771       pte_cursor->writable = large_shadow_pde->writable;
 772       pte_cursor->user_page = large_shadow_pde->user_page;
 773       pte_cursor->write_through = 0;
 774       pte_cursor->cache_disable = 0;
 775       pte_cursor->global_page = 0;
 776
 777     } else {
 778       PrintError("Unsupported Host Memory Type\n");
 779       return -1;
 780     }
 781   }
 782   return 0;
 783 }
 784
 785
 786 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 787                                     pde32_t * guest_pde, pde32_t * shadow_pde,
 788                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code ) {
 789   struct shadow_region * mem_reg;
 790   pde32_4MB_t * large_guest_pde = (pde32_4MB_t *)guest_pde;
 791   pde32_4MB_t * large_shadow_pde = (pde32_4MB_t *)shadow_pde;
 792   host_region_type_t host_page_type;
 793   addr_t guest_start_addr = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde);
 794   //    addr_t guest_end_addr = guest_start_addr + PAGE_SIZE_4MB; // start address + 4MB
 795
 796
 797   // Check that the Guest PDE entry points to valid memory
 798   // else Machine Check the guest
 799   PrintDebug("Large Page: Page Base Addr=%x\n", guest_start_addr);
 800
 801   host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_start_addr);
 802
 803   if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 804     PrintError("Invalid guest address in large page (0x%x)\n", guest_start_addr);
 805     v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 806     return -1;
 807   }
 808
 809   // else...
 810
 811   if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 812
 813     addr_t host_start_addr = 0;
 814     addr_t region_end_addr = 0;
 815
 816     // Check for a large enough region in host memory
 817     mem_reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_start_addr);
 818     PrintDebug("Host region: host_addr=%x (guest_start=%x, end=%x)\n",
 819                mem_reg->host_addr, mem_reg->guest_start, mem_reg->guest_end);
 820     host_start_addr = mem_reg->host_addr + (guest_start_addr - mem_reg->guest_start);
 821     region_end_addr = mem_reg->host_addr + (mem_reg->guest_end - mem_reg->guest_start);
 822
 823     PrintDebug("Host Start Addr=%x; Region End Addr=%x\n", host_start_addr, region_end_addr);
 824
 825
 826     //4f
 827     if (large_guest_pde->dirty == 1) { // dirty
 828       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 829     } else if (error_code.write == 1) { // not dirty, access is write
 830       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 831       large_guest_pde->dirty = 1;
 832     } else { // not dirty, access is read
 833       large_shadow_pde->writable = 0;
 834     }
 835
 836
 837     // Check if the region is at least an additional 4MB
 838
 839
 840     //4b.
 841     if ((PD32_4MB_PAGE_OFFSET(host_start_addr) == 0) &&
 842         (region_end_addr >= host_start_addr + PAGE_SIZE_4MB)) {         // if 4MB boundary
 843       large_shadow_pde->page_base_addr = PD32_4MB_BASE_ADDR(host_start_addr);
 844     } else {      // else generate 4k pages
 845       pte32_t * shadow_pt = NULL;
 846       PrintDebug("Handling non aligned large page\n");
 847
 848       shadow_pde->large_page = 0;
 849
 850       shadow_pt = create_new_shadow_pt32();
 851
 852       if (create_pd32_nonaligned_4MB_page(info, shadow_pt, guest_start_addr, large_shadow_pde) == -1) {
 853         PrintError("Non Aligned Large Page Error\n");
 854         V3_Free(shadow_pt);
 855         return -1;
 856       }
 857
 858
 859 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 860       PrintDebug("non-aligned Shadow PT\n");
 861       PrintPT32(PT32_PAGE_ADDR(fault_addr), shadow_pt);
 862 #endif
 863       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 864     }
 865
 866   } else {
 867     // Handle hooked pages as well as other special pages
 868     if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_start_addr, error_code) == -1) {
 869       PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 870       return -1;
 871     }
 872   }
 873
 874   return 0;
 875 }
 876 */