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
 229 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 230     PrintPageTree(info->cpu_mode, fault_addr, info->ctrl_regs.cr3);
 231 #endif
 232
 233     return handle_special_page_fault(info, fault_addr, fault_addr, error_code);
 234   } else if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
 235
 236     switch (info->cpu_mode) {
 237     case PROTECTED:
 238       return handle_shadow_pagefault32(info, fault_addr, error_code);
 239       break;
 240     case PROTECTED_PAE:
 241     case LONG:
 242     default:
 243       PrintError("Unhandled CPU Mode\n");
 244       return -1;
 245     }
 246   } else {
 247     PrintError("Invalid Memory mode\n");
 248     return -1;
 249   }
 250 }
 251
 252 addr_t v3_create_new_shadow_pt() {
 253   void * host_pde = 0;
 254
 255   host_pde = V3_VAddr(V3_AllocPages(1));
 256   memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
 257
 258   return (addr_t)host_pde;
 259 }
 260
 261
 262 static void inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 263   info->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
 264   v3_raise_exception_with_error(info, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
 265 }
 266
 267
 268 static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access) {
 269   /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
 270      If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_
 271      the reason for the fault was that the page is not present in the shadow,
 272      _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate
 273      a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
 274      _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
 275
 276      whew...
 277   */
 278   if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
 279     // Guest Access Error
 280
 281     if ((shadow_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 282         (guest_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 283       // aka (guest permission error)
 284       return 1;
 285     }
 286
 287     if ((shadow_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 288         (guest_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 289       // Page tables completely blank, handle guest first
 290       return 1;
 291     }
 292
 293     // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
 294   }
 295
 296   return 0;
 297 }
 298
 299
 300
 301
 302 /* The guest status checks have already been done,
 303  * only special case shadow checks remain
 304  */
 305 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 306                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 307                                     pte32_t * shadow_pt, pde32_4MB_t * large_guest_pde)
 308 {
 309   pt_access_status_t shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 310   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 311
 312   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 313     // Inconsistent state...
 314     // Guest Re-Entry will flush tables and everything should now workd
 315     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 316     return 0;
 317   }
 318
 319
 320   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 321     // Get the guest physical address of the fault
 322     addr_t guest_fault_pa = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde) + PD32_4MB_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 323     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_fault_pa);
 324
 325
 326     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 327       // Inject a machine check in the guest
 328       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_fault_pa);
 329       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 330       return 0;
 331     }
 332
 333     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 334       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 335       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_fault_pa);
 336
 337       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 338
 339       shadow_pte->present = 1;
 340
 341       /* We are assuming that the PDE entry has precedence
 342        * so the Shadow PDE will mirror the guest PDE settings,
 343        * and we don't have to worry about them here
 344        * Allow everything
 345        */
 346       shadow_pte->user_page = 1;
 347
 348       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_fault_pa)) != NULL) {
 349         // Check if the entry is a page table...
 350         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table (large page)\n");
 351         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 352         shadow_pte->writable = 0;
 353       } else {
 354         shadow_pte->writable = 1;
 355       }
 356
 357
 358       //set according to VMM policy
 359       shadow_pte->write_through = 0;
 360       shadow_pte->cache_disable = 0;
 361       shadow_pte->global_page = 0;
 362       //
 363
 364     } else {
 365       // Handle hooked pages as well as other special pages
 366       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_fault_pa, error_code) == -1) {
 367         PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %p\n", (void *)fault_addr);
 368         return -1;
 369       }
 370     }
 371   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 372              (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT)) {
 373
 374     struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 375     PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page (large page)\n");
 376     state->cached_cr3 = 0;
 377     shadow_pte->writable = 1;
 378
 379   } else {
 380     PrintError("Error in large page fault handler...\n");
 381     PrintError("This case should have been handled at the top level handler\n");
 382     return -1;
 383   }
 384
 385   PrintDebug("Returning from large page fault handler\n");
 386   return 0;
 387 }
 388
 389
 390 static int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 391   pde32_t * guest_pd = NULL;
 392   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 393   addr_t guest_cr3 = (addr_t) V3_PAddr( CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3) );
 394   pt_access_status_t guest_pde_access;
 395   pt_access_status_t shadow_pde_access;
 396   pde32_t * guest_pde = NULL;
 397   pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 398
 399   PrintDebug("Shadow page fault handler: %p\n", (void*) fault_addr );
 400
 401   if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 402     PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%p\n",  (void *)guest_cr3);
 403     return -1;
 404   }
 405
 406   guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 407
 408
 409   // Check the guest page permissions
 410   guest_pde_access = can_access_pde32(guest_pd, fault_addr, error_code);
 411
 412   // Check the shadow page permissions
 413   shadow_pde_access = can_access_pde32(shadow_pd, fault_addr, error_code);
 414
 415   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 416   if (is_guest_pf(guest_pde_access, shadow_pde_access) == 1) {
 417     PrintDebug("Injecting PDE pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 418                *(uint_t *)&guest_pde_access, *(uint_t *)&error_code);
 419     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 420     return 0;
 421   }
 422
 423
 424   if (shadow_pde_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)
 425     {
 426       pte32_t * shadow_pt =  (pte32_t *)v3_create_new_shadow_pt();
 427
 428       shadow_pde->present = 1;
 429       shadow_pde->user_page = guest_pde->user_page;
 430       //    shadow_pde->large_page = guest_pde->large_page;
 431       shadow_pde->large_page = 0;
 432
 433
 434       // VMM Specific options
 435       shadow_pde->write_through = 0;
 436       shadow_pde->cache_disable = 0;
 437       shadow_pde->global_page = 0;
 438       //
 439
 440       guest_pde->accessed = 1;
 441
 442       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR((addr_t)V3_PAddr(shadow_pt));
 443
 444       if (guest_pde->large_page == 0) {
 445         shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 446       } else {
 447         // ??  What if guest pde is dirty a this point?
 448         ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 0;
 449         shadow_pde->writable = 0;
 450       }
 451     }
 452   else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK)
 453     {
 454       //
 455       // PTE fault
 456       //
 457       pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)V3_VAddr( (void*)(addr_t) PDE32_T_ADDR(*shadow_pde) );
 458
 459       if (guest_pde->large_page == 0) {
 460         pte32_t * guest_pt = NULL;
 461         if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR((*guest_pde)), (addr_t*)&guest_pt) == -1) {
 462           // Machine check the guest
 463           PrintDebug("Invalid Guest PTE Address: 0x%x\n", PDE32_T_ADDR((*guest_pde)));
 464           v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 465           return 0;
 466         }
 467
 468         if (handle_shadow_pte32_fault(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, guest_pt)  == -1) {
 469           PrintError("Error handling Page fault caused by PTE\n");
 470           return -1;
 471         }
 472       } else if (guest_pde->large_page == 1) {
 473         if (handle_large_pagefault32(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, (pde32_4MB_t *)guest_pde) == -1) {
 474           PrintError("Error handling large pagefault\n");
 475           return -1;
 476         }
 477       }
 478     }
 479   else if ((shadow_pde_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 480            (guest_pde->large_page == 1) &&
 481            (((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty == 0))
 482     {
 483       //
 484       // Page Directory Entry marked read-only
 485       // Its a large page and we need to update the dirty bit in the guest
 486       //
 487
 488       PrintDebug("Large page write error... Setting dirty bit and returning\n");
 489       ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 490       shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 491       return 0;
 492
 493     }
 494   else if (shadow_pde_access == PT_USER_ERROR)
 495     {
 496       //
 497       // Page Directory Entry marked non-user
 498       //
 499       PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pde_access=0x%x, guest_pde_access=0x%x)\n",
 500                  shadow_pde_access, guest_pde_access);
 501       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 502       return 0;
 503     }
 504   else
 505     {
 506       // inject page fault in guest
 507       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 508       PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pde_access);
 509       PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 510 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 511       PrintDebug("Guest PDE: (access=%d)\n\t", guest_pde_access);
 512       PrintPDE32(fault_addr, guest_pde);
 513       PrintDebug("Shadow PDE: (access=%d)\n\t", shadow_pde_access);
 514       PrintPDE32(fault_addr, shadow_pde);
 515 #endif
 516
 517       return 0;
 518     }
 519
 520   PrintDebug("Returning end of PDE function (rip=%p)\n", (void *)(addr_t)(info->rip));
 521   return 0;
 522 }
 523
 524
 525
 526 /*
 527  * We assume the the guest pte pointer has already been translated to a host virtual address
 528  */
 529 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info * info,
 530                                      addr_t fault_addr,
 531                                      pf_error_t error_code,
 532                                      pte32_t * shadow_pt,
 533                                      pte32_t * guest_pt) {
 534
 535   pt_access_status_t guest_pte_access;
 536   pt_access_status_t shadow_pte_access;
 537   pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)&(guest_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);;
 538   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 539
 540
 541   // Check the guest page permissions
 542   guest_pte_access = can_access_pte32(guest_pt, fault_addr, error_code);
 543
 544   // Check the shadow page permissions
 545   shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 546
 547 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 548   PrintDebug("Guest PTE: (access=%d)\n\t", guest_pte_access);
 549   PrintPTE32(fault_addr, guest_pte);
 550   PrintDebug("Shadow PTE: (access=%d)\n\t", shadow_pte_access);
 551   PrintPTE32(fault_addr, shadow_pte);
 552 #endif
 553
 554   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 555   if (is_guest_pf(guest_pte_access, shadow_pte_access) == 1) {
 556     PrintDebug("Access error injecting pf to guest (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 557                guest_pte_access, *(uint_t*)&error_code);
 558     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 559     return 0;
 560   }
 561
 562
 563   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 564     // Inconsistent state...
 565     // Guest Re-Entry will flush page tables and everything should now work
 566     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 567     return 0;
 568   }
 569
 570
 571   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 572
 573     addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR((*guest_pte)) +  PT32_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 574
 575     // Page Table Entry Not Present
 576
 577     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 578
 579     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 580       // Inject a machine check in the guest
 581       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%p)\n", (void *)guest_pa);
 582       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 583       return 0;
 584     }
 585
 586     // else...
 587
 588     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 589       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 590       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 591
 592       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 593
 594       shadow_pte->present = guest_pte->present;
 595       shadow_pte->user_page = guest_pte->user_page;
 596
 597       //set according to VMM policy
 598       shadow_pte->write_through = 0;
 599       shadow_pte->cache_disable = 0;
 600       shadow_pte->global_page = 0;
 601       //
 602
 603       guest_pte->accessed = 1;
 604
 605       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_pa)) != NULL) {
 606         // Check if the entry is a page table...
 607         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table %d\n", shadow_pte->writable);
 608         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 609       }
 610
 611       if (guest_pte->dirty == 1) {
 612         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 613       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 614         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 615         guest_pte->dirty = 1;
 616
 617         if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 618           // Well that was quick...
 619           struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 620           PrintDebug("Immediate Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 621           state->cached_cr3 = 0;
 622         }
 623
 624       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 0)) {  // was =
 625         shadow_pte->writable = 0;
 626       }
 627
 628
 629
 630     } else {
 631       // Page fault handled by hook functions
 632       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_pa, error_code) == -1) {
 633         PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %p\n",  (void *)fault_addr);
 634         return -1;
 635       }
 636     }
 637
 638   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 639              (guest_pte->dirty == 0)) {
 640
 641     PrintDebug("Shadow PTE Write Error\n");
 642     guest_pte->dirty = 1;
 643     shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 644
 645     if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 646       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 647       PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 648       state->cached_cr3 = 0;
 649     }
 650
 651     return 0;
 652
 653   } else {
 654     // Inject page fault into the guest
 655     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 656     PrintError("PTE Page fault fell through... Not sure if this should ever happen\n");
 657     PrintError("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 658     return -1;
 659   }
 660
 661   PrintDebug("Returning end of function\n");
 662   return 0;
 663 }
 664
 665
 666
 667
 668
 669
 670 /* Currently Does not work with Segmentation!!! */
 671 int v3_handle_shadow_invlpg(struct guest_info * info)
 672 {
 673         if (info->mem_mode != VIRTUAL_MEM) {
 674                 // Paging must be turned on...
 675                 // should handle with some sort of fault I think
 676                 PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
 677                 return -1;
 678         }
 679
 680
 681         if (info->cpu_mode != PROTECTED)
 682                 return 0;
 683
 684         uchar_t instr[15];
 685         int index = 0;
 686
 687         int ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 688         if (ret != 15) {
 689           PrintError("Could not read instruction 0x%p (ret=%d)\n",  (void *)(addr_t)(info->rip), ret);
 690                 return -1;
 691         }
 692
 693
 694         /* Can INVLPG work with Segments?? */
 695         while (is_prefix_byte(instr[index])) {
 696                 index++;
 697         }
 698
 699
 700         if( instr[index + 0] != (uchar_t) 0x0f
 701         ||  instr[index + 1] != (uchar_t) 0x01
 702         ) {
 703                 PrintError("invalid Instruction Opcode\n");
 704                 PrintTraceMemDump(instr, 15);
 705                 return -1;
 706         }
 707
 708         addr_t first_operand;
 709         addr_t second_operand;
 710         addr_t guest_cr3 = (addr_t)V3_PAddr( (void*)(addr_t) CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3) );
 711
 712         pde32_t * guest_pd = NULL;
 713
 714         if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1)
 715         {
 716                 PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%p\n",  (void *)guest_cr3);
 717                 return -1;
 718         }
 719
 720         index += 2;
 721
 722         v3_operand_type_t addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
 723
 724         if (addr_type != MEM_OPERAND) {
 725                 PrintError("Invalid Operand type\n");
 726                 return -1;
 727         }
 728
 729         pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 730         pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&shadow_pd[PDE32_INDEX(first_operand)];
 731         pde32_t * guest_pde;
 732
 733         //PrintDebug("PDE Index=%d\n", PDE32_INDEX(first_operand));
 734         //PrintDebug("FirstOperand = %x\n", first_operand);
 735
 736         PrintDebug("Invalidating page for %p\n", (void *)first_operand);
 737
 738         guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(first_operand)]);
 739
 740         if (guest_pde->large_page == 1) {
 741                 shadow_pde->present = 0;
 742                 PrintDebug("Invalidating Large Page\n");
 743         } else
 744         if (shadow_pde->present == 1) {
 745                 pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)(addr_t)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 746                 pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *) V3_VAddr( (void*) &shadow_pt[PTE32_INDEX(first_operand)] );
 747
 748 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 749                 PrintDebug("Setting not present\n");
 750                 PrintPTE32(first_operand, shadow_pte );
 751 #endif
 752
 753                 shadow_pte->present = 0;
 754         }
 755
 756         info->rip += index;
 757
 758         return 0;
 759 }
 760
 761
 762 /*
 763
 764
 765 static int create_pd32_nonaligned_4MB_page(struct guest_info * info, pte32_t * pt, addr_t guest_addr, pde32_4MB_t * large_shadow_pde) {
 766   uint_t i = 0;
 767   pte32_t * pte_cursor;
 768   addr_t guest_pa = 0;
 769
 770   for (i = 0; i < 1024; i++) {
 771     guest_pa = guest_addr + (PAGE_SIZE * i);
 772     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 773
 774     pte_cursor = &(pt[i]);
 775
 776     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 777       // Currently we don't support this, but in theory we could
 778       PrintError("Invalid Host Memory Type\n");
 779       return -1;
 780     } else if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 781       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 782
 783
 784       pte_cursor->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 785       pte_cursor->present = 1;
 786       pte_cursor->writable = large_shadow_pde->writable;
 787       pte_cursor->user_page = large_shadow_pde->user_page;
 788       pte_cursor->write_through = 0;
 789       pte_cursor->cache_disable = 0;
 790       pte_cursor->global_page = 0;
 791
 792     } else {
 793       PrintError("Unsupported Host Memory Type\n");
 794       return -1;
 795     }
 796   }
 797   return 0;
 798 }
 799
 800
 801 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 802                                     pde32_t * guest_pde, pde32_t * shadow_pde,
 803                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code ) {
 804   struct shadow_region * mem_reg;
 805   pde32_4MB_t * large_guest_pde = (pde32_4MB_t *)guest_pde;
 806   pde32_4MB_t * large_shadow_pde = (pde32_4MB_t *)shadow_pde;
 807   host_region_type_t host_page_type;
 808   addr_t guest_start_addr = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde);
 809   //    addr_t guest_end_addr = guest_start_addr + PAGE_SIZE_4MB; // start address + 4MB
 810
 811
 812   // Check that the Guest PDE entry points to valid memory
 813   // else Machine Check the guest
 814   PrintDebug("Large Page: Page Base Addr=%x\n", guest_start_addr);
 815
 816   host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_start_addr);
 817
 818   if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 819     PrintError("Invalid guest address in large page (0x%x)\n", guest_start_addr);
 820     v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 821     return -1;
 822   }
 823
 824   // else...
 825
 826   if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 827
 828     addr_t host_start_addr = 0;
 829     addr_t region_end_addr = 0;
 830
 831     // Check for a large enough region in host memory
 832     mem_reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_start_addr);
 833     PrintDebug("Host region: host_addr=%x (guest_start=%x, end=%x)\n",
 834                mem_reg->host_addr, mem_reg->guest_start, mem_reg->guest_end);
 835     host_start_addr = mem_reg->host_addr + (guest_start_addr - mem_reg->guest_start);
 836     region_end_addr = mem_reg->host_addr + (mem_reg->guest_end - mem_reg->guest_start);
 837
 838     PrintDebug("Host Start Addr=%x; Region End Addr=%x\n", host_start_addr, region_end_addr);
 839
 840
 841     //4f
 842     if (large_guest_pde->dirty == 1) { // dirty
 843       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 844     } else if (error_code.write == 1) { // not dirty, access is write
 845       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 846       large_guest_pde->dirty = 1;
 847     } else { // not dirty, access is read
 848       large_shadow_pde->writable = 0;
 849     }
 850
 851
 852     // Check if the region is at least an additional 4MB
 853
 854
 855     //4b.
 856     if ((PD32_4MB_PAGE_OFFSET(host_start_addr) == 0) &&
 857         (region_end_addr >= host_start_addr + PAGE_SIZE_4MB)) {         // if 4MB boundary
 858       large_shadow_pde->page_base_addr = PD32_4MB_BASE_ADDR(host_start_addr);
 859     } else {      // else generate 4k pages
 860       pte32_t * shadow_pt = NULL;
 861       PrintDebug("Handling non aligned large page\n");
 862
 863       shadow_pde->large_page = 0;
 864
 865       shadow_pt = create_new_shadow_pt32();
 866
 867       if (create_pd32_nonaligned_4MB_page(info, shadow_pt, guest_start_addr, large_shadow_pde) == -1) {
 868         PrintError("Non Aligned Large Page Error\n");
 869         V3_Free(shadow_pt);
 870         return -1;
 871       }
 872
 873
 874 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 875       PrintDebug("non-aligned Shadow PT\n");
 876       PrintPT32(PT32_PAGE_ADDR(fault_addr), shadow_pt);
 877 #endif
 878       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 879     }
 880
 881   } else {
 882     // Handle hooked pages as well as other special pages
 883     if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_start_addr, error_code) == -1) {
 884       PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 885       return -1;
 886     }
 887   }
 888
 889   return 0;
 890 }
 891 */