palacios/src/palacios/vmm_shadow_paging.c

   1 #include <palacios/vmm_shadow_paging.h>
   2
   3
   4 #include <palacios/vmm.h>
   5 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
   6
   7
   8
   9
  10 int init_shadow_page_state(struct shadow_page_state * state) {
  11   state->guest_mode = PDE32;
  12   state->shadow_mode = PDE32;
  13
  14   state->guest_cr3 = 0;
  15   state->shadow_cr3 = 0;
  16
  17   return 0;
  18 }
  19
  20 int handle_shadow_pagefault(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
  21   if (info->cpu_mode == PROTECTED_PG) {
  22     return handle_shadow_pagefault32(info, fault_addr, error_code);
  23   } else {
  24     return -1;
  25   }
  26 }
  27
  28
  29 int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
  30   pde32_t * guest_pde = NULL;
  31   pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
  32   addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
  33   pt_access_status_t guest_pde_access;
  34   pt_access_status_t shadow_pde_access;
  35   pde32_t * guest_pde_entry = NULL;
  36   pde32_t * shadow_pde_entry = (pde32_t *)&(shadow_pde[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
  37
  38   if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pde) == -1) {
  39     PrintDebug("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", guest_cr3);
  40     return -1;
  41   }
  42
  43
  44   guest_pde_entry = (pde32_t *)&(guest_pde[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
  45
  46   // Check the guest page permissions
  47   guest_pde_access = can_access_pde32(guest_pde, fault_addr, error_code);
  48
  49   if (guest_pde_access != PT_ACCESS_OK) {
  50
  51     //
  52     // inject page fault to the guest (Guest PDE fault)
  53     //
  54
  55     PrintDebug("Guest Page fault (currently not handled)\n");
  56     return -1;
  57   }
  58
  59   shadow_pde_access = can_access_pde32(shadow_pde, fault_addr, error_code);
  60
  61
  62   if (shadow_pde_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
  63     pte32_t * shadow_pte = NULL;
  64
  65     V3_AllocPages(shadow_pte, 1);
  66     memset(shadow_pte, 0, PAGE_SIZE);
  67
  68     shadow_pde_entry->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pte);
  69
  70
  71     shadow_pde_entry->present = 1;
  72     shadow_pde_entry->user_page = guest_pde_entry->user_page;
  73
  74     // VMM Specific options
  75     shadow_pde_entry->write_through = 0;
  76     shadow_pde_entry->cache_disable = 0;
  77     shadow_pde_entry->global_page = 0;
  78     //
  79
  80     guest_pde_entry->accessed = 1;
  81
  82     if (guest_pde_entry->large_page == 0) {
  83       shadow_pde_entry->writable = guest_pde_entry->writable;
  84     } else {
  85       /*
  86        * Check the Intel manual because we are ignoring Large Page issues here
  87        */
  88     }
  89
  90   } else if (shadow_pde_access == PT_WRITE_ERROR) {
  91
  92     //
  93     // Page Directory Entry marked read-only
  94     //
  95
  96     PrintDebug("Shadow Paging Write Error\n");
  97     return -1;
  98   } else if (shadow_pde_access == PT_USER_ERROR) {
  99
 100     //
 101     // Page Directory Entry marked non-user
 102     //
 103
 104     PrintDebug("Shadow Paging User access error\n");
 105     return -1;
 106   } else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK) {
 107     pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde_entry));
 108     pte32_t * guest_pte = NULL;
 109
 110     // Page Table entry fault
 111
 112     if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR((*guest_pde_entry)), (addr_t*)&guest_pte) == -1) {
 113       PrintDebug("Invalid Guest PTE Address: 0x%x\n", PDE32_T_ADDR((*guest_pde_entry)));
 114       return -1;
 115     }
 116
 117
 118     if (handle_shadow_pte32_fault(info, fault_addr, error_code, shadow_pte, guest_pte)  == -1) {
 119       PrintDebug("Error handling Page fault caused by PTE\n");
 120       return -1;
 121     }
 122
 123  } else {
 124     PrintDebug("Unknown Error\n");
 125     return -1;
 126   }
 127
 128   PrintDebugPageTables(shadow_pde);
 129
 130   return 0;
 131 }
 132
 133
 134
 135 /*
 136  * We assume the the guest pte pointer has already been translated to a host virtual address
 137  */
 138 int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info* info,
 139                               addr_t fault_addr,
 140                               pf_error_t error_code,
 141                               pte32_t * shadow_pte,
 142                               pte32_t * guest_pte) {
 143
 144   pt_access_status_t guest_pte_access;
 145   pt_access_status_t shadow_pte_access;
 146   pte32_t * guest_pte_entry = (pte32_t *)&(guest_pte[PTE32_INDEX(fault_addr)]);;
 147   pte32_t * shadow_pte_entry = (pte32_t *)&(shadow_pte[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 148
 149
 150   // Check the guest page permissions
 151   guest_pte_access = can_access_pte32(guest_pte, fault_addr, error_code);
 152
 153   if (guest_pte_access != PT_ACCESS_OK) {
 154
 155     //
 156     // Inject page fault into the guest
 157     //
 158
 159     PrintDebug("Guest Page fault (currently not handled)\n");
 160     return -1;
 161   }
 162
 163
 164   shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pte, fault_addr, error_code);
 165
 166   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 167     addr_t shadow_pa;
 168     addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR((*guest_pte_entry));
 169
 170     // Page Table Entry Not Present
 171
 172     if (get_shadow_addr_type(info, guest_pa) == HOST_REGION_INVALID) {
 173
 174       //
 175       // Inject a machine check in the guest
 176       //
 177
 178       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%x)\n", guest_pa);
 179       return -1;
 180     }
 181
 182     shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 183
 184     shadow_pte_entry->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 185
 186     shadow_pte_entry->present = guest_pte_entry->present;
 187     shadow_pte_entry->user_page = guest_pte_entry->user_page;
 188
 189     //set according to VMM policy
 190     shadow_pte_entry->write_through = 0;
 191     shadow_pte_entry->cache_disable = 0;
 192     shadow_pte_entry->global_page = 0;
 193     //
 194
 195     guest_pte_entry->accessed = 1;
 196
 197     if (guest_pte_entry->dirty == 1) {
 198       shadow_pte_entry->writable = guest_pte_entry->writable;
 199     } else if ((guest_pte_entry->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 200       shadow_pte_entry->writable = guest_pte_entry->writable;
 201       guest_pte_entry->dirty = 1;
 202     } else if ((guest_pte_entry->dirty = 0) && (error_code.write == 0)) {
 203       shadow_pte_entry->writable = 0;
 204     }
 205
 206   } else if (shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) {
 207
 208     //
 209     // Page Table Entry marked read-only
 210     //
 211
 212     PrintDebug("Shadow Paging Write Error\n");
 213     return -1;
 214   } else if (shadow_pte_access == PT_USER_ERROR) {
 215
 216     //
 217     // Page Table Entry marked non-user
 218     //
 219
 220     PrintDebug("Shadow Paging User access error\n");
 221     return -1;
 222   } else if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 223
 224     PrintDebug("Page Fault occurred for No Reason\n");
 225     return -1;
 226   } else {
 227     PrintDebug("Unknown Error\n");
 228     return -1;
 229   }
 230
 231
 232   return 0;
 233 }
 234
 235
 236
 237 addr_t create_new_shadow_pt32(struct guest_info * info) {
 238   void * host_pde = 0;
 239
 240   V3_AllocPages(host_pde, 1);
 241   memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
 242
 243   return (addr_t)host_pde;
 244 }
 245
 246
 247
 248
 249 addr_t setup_shadow_pt32(struct guest_info * info, addr_t virt_cr3) {
 250   addr_t cr3_guest_addr = CR3_TO_PDE32(virt_cr3);
 251   pde32_t * guest_pde;
 252   pde32_t * host_pde = NULL;
 253   int i;
 254
 255   // Setup up guest_pde to point to the PageDir in host addr
 256   if (guest_pa_to_host_va(info, cr3_guest_addr, (addr_t*)&guest_pde) == -1) {
 257     return 0;
 258   }
 259
 260   V3_AllocPages(host_pde, 1);
 261   memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
 262
 263   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 264     if (guest_pde[i].present == 1) {
 265       addr_t pt_host_addr;
 266       addr_t host_pte;
 267
 268       if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR(guest_pde[i]), &pt_host_addr) == -1) {
 269         return 0;
 270       }
 271
 272       if ((host_pte = setup_shadow_pte32(info, pt_host_addr)) == 0) {
 273         return 0;
 274       }
 275
 276       host_pde[i].present = 1;
 277       host_pde[i].pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(host_pte);
 278
 279       //
 280       // Set Page DIR flags
 281       //
 282     }
 283   }
 284
 285   PrintDebugPageTables(host_pde);
 286
 287   return (addr_t)host_pde;
 288 }
 289
 290
 291
 292 addr_t setup_shadow_pte32(struct guest_info * info, addr_t pt_host_addr) {
 293   pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)pt_host_addr;
 294   pte32_t * host_pte = NULL;
 295   int i;
 296
 297   V3_AllocPages(host_pte, 1);
 298   memset(host_pte, 0, PAGE_SIZE);
 299
 300   for (i = 0; i < MAX_PTE32_ENTRIES; i++) {
 301     if (guest_pte[i].present == 1) {
 302       addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR(guest_pte[i]);
 303       shadow_mem_type_t page_type;
 304       addr_t host_pa = 0;
 305
 306       page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 307
 308       if (page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 309         host_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 310       } else {
 311
 312         //
 313         // Setup various memory types
 314         //
 315       }
 316
 317       host_pte[i].page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(host_pa);
 318       host_pte[i].present = 1;
 319     }
 320   }
 321
 322   return (addr_t)host_pte;
 323 }
 324
 325