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 init_shadow_page_state(struct guest_info * info) {
  80   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
  81   state->guest_mode = PDE32;
  82   state->shadow_mode = PDE32;
  83
  84   state->guest_cr3 = 0;
  85   state->shadow_cr3 = 0;
  86
  87
  88   state->cr3_cache = create_hashtable(0, &cr3_hash_fn, &cr3_equals);
  89
  90   state->cached_cr3 = 0;
  91   state->cached_ptes = NULL;
  92
  93   return 0;
  94 }
  95
  96
  97
  98
  99 /*
 100  For now we'll do something a little more lightweight
 101 int cache_page_tables32(struct guest_info * info, addr_t pde) {
 102   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 103   addr_t pde_host_addr;
 104   pde32_t * tmp_pde;
 105   struct hashtable * pte_cache = NULL;
 106   int i = 0;
 107
 108
 109   pte_cache = (struct hashtable *)find_cr3_in_cache(state->cr3_cache, pde);
 110   if (pte_cache != NULL) {
 111     PrintError("CR3 already present in cache\n");
 112     state->current_ptes = pte_cache;
 113     return 1;
 114   } else {
 115     PrintError("Creating new CR3 cache entry\n");
 116     pte_cache = create_hashtable(0, &pte_hash_fn, &pte_equals);
 117     state->current_ptes = pte_cache;
 118     add_cr3_to_cache(state->cr3_cache, pde, pte_cache);
 119   }
 120
 121   if (guest_pa_to_host_va(info, pde, &pde_host_addr) == -1) {
 122     PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 123     return -1;
 124   }
 125
 126   tmp_pde = (pde32_t *)pde_host_addr;
 127
 128   add_pte_map(pte_cache, pde, pde_host_addr);
 129
 130
 131   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 132     if ((tmp_pde[i].present) && (tmp_pde[i].large_page == 0)) {
 133       addr_t pte_host_addr;
 134
 135       if (guest_pa_to_host_va(info, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), &pte_host_addr) == -1) {
 136         PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 137         return -1;
 138       }
 139
 140       add_pte_map(pte_cache, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), pte_host_addr);
 141     }
 142   }
 143
 144
 145   return 0;
 146 }
 147 */
 148
 149 int cache_page_tables32(struct guest_info * info, addr_t pde) {
 150   struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 151   addr_t pde_host_addr;
 152   pde32_t * tmp_pde;
 153   struct hashtable * pte_cache = NULL;
 154   int i = 0;
 155
 156   if (pde == state->cached_cr3) {
 157     return 1;
 158   }
 159
 160   if (state->cached_ptes != NULL) {
 161     hashtable_destroy(state->cached_ptes, 0, 0);
 162     state->cached_ptes = NULL;
 163   }
 164
 165   state->cached_cr3 = pde;
 166
 167   pte_cache = create_hashtable(0, &pte_hash_fn, &pte_equals);
 168   state->cached_ptes = pte_cache;
 169
 170   if (guest_pa_to_host_pa(info, pde, &pde_host_addr) == -1) {
 171     PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 172     return -1;
 173   }
 174
 175   tmp_pde = (pde32_t *)pde_host_addr;
 176
 177   add_pte_map(pte_cache, pde, pde_host_addr);
 178
 179
 180   for (i = 0; i < MAX_PDE32_ENTRIES; i++) {
 181     if ((tmp_pde[i].present) && (tmp_pde[i].large_page == 0)) {
 182       addr_t pte_host_addr;
 183
 184       if (guest_pa_to_host_pa(info, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), &pte_host_addr) == -1) {
 185         PrintError("Could not lookup host address of guest PDE\n");
 186         return -1;
 187       }
 188
 189       add_pte_map(pte_cache, (addr_t)(PDE32_T_ADDR(tmp_pde[i])), pte_host_addr);
 190     }
 191   }
 192
 193   return 0;
 194
 195 }
 196
 197
 198
 199 int v3_replace_shdw_page32(struct guest_info * info, addr_t location, pte32_t * new_page, pte32_t * old_page) {
 200   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 201   pde32_t * shadow_pde =  (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(location)]);
 202
 203   if (shadow_pde->large_page == 0) {
 204     pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 205     pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(location)]);
 206
 207     //if (shadow_pte->present == 1) {
 208     *(uint_t *)old_page = *(uint_t *)shadow_pte;
 209     //}
 210
 211     *(uint_t *)shadow_pte = *(uint_t *)new_page;
 212
 213   } else {
 214     // currently unhandled
 215     return -1;
 216   }
 217
 218   return 0;
 219 }
 220
 221
 222
 223
 224
 225
 226 int handle_shadow_pagefault(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 227
 228   if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
 229     // If paging is not turned on we need to handle the special cases
 230     return handle_special_page_fault(info, fault_addr, fault_addr, error_code);
 231   } else if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
 232
 233     switch (info->cpu_mode) {
 234     case PROTECTED:
 235       return handle_shadow_pagefault32(info, fault_addr, error_code);
 236       break;
 237     case PROTECTED_PAE:
 238     case LONG:
 239     default:
 240       PrintError("Unhandled CPU Mode\n");
 241       return -1;
 242     }
 243   } else {
 244     PrintError("Invalid Memory mode\n");
 245     return -1;
 246   }
 247 }
 248
 249 addr_t create_new_shadow_pt32() {
 250   void * host_pde = 0;
 251
 252   host_pde = V3_AllocPages(1);
 253   memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
 254
 255   return (addr_t)host_pde;
 256 }
 257
 258
 259 static void inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 260   info->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
 261   v3_raise_exception_with_error(info, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
 262 }
 263
 264
 265 static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access) {
 266   /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
 267      If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_
 268      the reason for the fault was that the page is not present in the shadow,
 269      _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate
 270      a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
 271      _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
 272
 273      whew...
 274   */
 275   if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
 276     // Guest Access Error
 277
 278     if ((shadow_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 279         (guest_access != PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 280       // aka (guest permission error)
 281       return 1;
 282     }
 283
 284     if ((shadow_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) &&
 285         (guest_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)) {
 286       // Page tables completely blank, handle guest first
 287       return 1;
 288     }
 289
 290     // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
 291   }
 292
 293   return 0;
 294 }
 295
 296
 297
 298
 299 /* The guest status checks have already been done,
 300  * only special case shadow checks remain
 301  */
 302 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 303                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code,
 304                                     pte32_t * shadow_pt, pde32_4MB_t * large_guest_pde)
 305 {
 306   pt_access_status_t shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 307   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 308
 309   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 310     // Inconsistent state...
 311     // Guest Re-Entry will flush tables and everything should now workd
 312     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 313     return 0;
 314   }
 315
 316
 317   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 318     // Get the guest physical address of the fault
 319     addr_t guest_fault_pa = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde) + PD32_4MB_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 320     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_fault_pa);
 321
 322
 323     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 324       // Inject a machine check in the guest
 325       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%x)\n", guest_fault_pa);
 326       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 327       return 0;
 328     }
 329
 330     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 331       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 332       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_fault_pa);
 333
 334       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 335
 336       shadow_pte->present = 1;
 337
 338       /* We are assuming that the PDE entry has precedence
 339        * so the Shadow PDE will mirror the guest PDE settings,
 340        * and we don't have to worry about them here
 341        * Allow everything
 342        */
 343       shadow_pte->user_page = 1;
 344
 345       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_fault_pa)) != NULL) {
 346         // Check if the entry is a page table...
 347         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table (large page)\n");
 348         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 349         shadow_pte->writable = 0;
 350       } else {
 351         shadow_pte->writable = 1;
 352       }
 353
 354
 355       //set according to VMM policy
 356       shadow_pte->write_through = 0;
 357       shadow_pte->cache_disable = 0;
 358       shadow_pte->global_page = 0;
 359       //
 360
 361     } else {
 362       // Handle hooked pages as well as other special pages
 363       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_fault_pa, error_code) == -1) {
 364         PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 365         return -1;
 366       }
 367     }
 368   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 369              (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT)) {
 370
 371     struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 372     PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page (large page)\n");
 373     state->cached_cr3 = 0;
 374     shadow_pte->writable = 1;
 375
 376   } else {
 377     PrintError("Error in large page fault handler...\n");
 378     PrintError("This case should have been handled at the top level handler\n");
 379     return -1;
 380   }
 381
 382   PrintDebug("Returning from large page fault handler\n");
 383   return 0;
 384 }
 385
 386
 387 static int handle_shadow_pagefault32(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
 388   pde32_t * guest_pd = NULL;
 389   pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 390   addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 391   pt_access_status_t guest_pde_access;
 392   pt_access_status_t shadow_pde_access;
 393   pde32_t * guest_pde = NULL;
 394   pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&(shadow_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 395
 396   PrintDebug("Shadow page fault handler\n");
 397
 398   if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 399     PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", guest_cr3);
 400     return -1;
 401   }
 402
 403   guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(fault_addr)]);
 404
 405
 406   // Check the guest page permissions
 407   guest_pde_access = can_access_pde32(guest_pd, fault_addr, error_code);
 408
 409   // Check the shadow page permissions
 410   shadow_pde_access = can_access_pde32(shadow_pd, fault_addr, error_code);
 411
 412   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 413   if (is_guest_pf(guest_pde_access, shadow_pde_access) == 1) {
 414     PrintDebug("Injecting PDE pf to guest: (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 415                guest_pde_access, error_code);
 416     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 417     return 0;
 418   }
 419
 420
 421   if (shadow_pde_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT)
 422     {
 423       pte32_t * shadow_pt =  (pte32_t *)create_new_shadow_pt32();
 424
 425       shadow_pde->present = 1;
 426       shadow_pde->user_page = guest_pde->user_page;
 427       //    shadow_pde->large_page = guest_pde->large_page;
 428       shadow_pde->large_page = 0;
 429
 430
 431       // VMM Specific options
 432       shadow_pde->write_through = 0;
 433       shadow_pde->cache_disable = 0;
 434       shadow_pde->global_page = 0;
 435       //
 436
 437       guest_pde->accessed = 1;
 438
 439       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 440
 441       if (guest_pde->large_page == 0) {
 442         shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 443       } else {
 444         ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 0;
 445         shadow_pde->writable = 0;
 446       }
 447     }
 448   else if (shadow_pde_access == PT_ACCESS_OK)
 449     {
 450       //
 451       // PTE fault
 452       //
 453       pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 454
 455       if (guest_pde->large_page == 0) {
 456         pte32_t * guest_pt = NULL;
 457         if (guest_pa_to_host_va(info, PDE32_T_ADDR((*guest_pde)), (addr_t*)&guest_pt) == -1) {
 458           // Machine check the guest
 459           PrintDebug("Invalid Guest PTE Address: 0x%x\n", PDE32_T_ADDR((*guest_pde)));
 460           v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 461           return 0;
 462         }
 463
 464         if (handle_shadow_pte32_fault(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, guest_pt)  == -1) {
 465           PrintError("Error handling Page fault caused by PTE\n");
 466           return -1;
 467         }
 468       } else if (guest_pde->large_page == 1) {
 469         if (handle_large_pagefault32(info, fault_addr, error_code, shadow_pt, (pde32_4MB_t *)guest_pde) == -1) {
 470           PrintError("Error handling large pagefault\n");
 471           return -1;
 472         }
 473       }
 474     }
 475   else if ((shadow_pde_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 476            (guest_pde->large_page == 1) &&
 477            (((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty == 0))
 478     {
 479       //
 480       // Page Directory Entry marked read-only
 481       // Its a large page and we need to update the dirty bit in the guest
 482       //
 483
 484       PrintDebug("Large page write error... Setting dirty bit and returning\n");
 485       ((pde32_4MB_t *)guest_pde)->dirty = 1;
 486       shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 487       return 0;
 488
 489     }
 490   else if (shadow_pde_access == PT_USER_ERROR)
 491     {
 492       //
 493       // Page Directory Entry marked non-user
 494       //
 495       PrintDebug("Shadow Paging User access error (shadow_pde_access=0x%x, guest_pde_access=0x%x)\n",
 496                  shadow_pde_access, guest_pde_access);
 497       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 498       return 0;
 499     }
 500   else
 501     {
 502       // inject page fault in guest
 503       inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 504       PrintDebug("Unknown Error occurred (shadow_pde_access=%d)\n", shadow_pde_access);
 505       PrintDebug("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 506 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 507       PrintDebug("Guest PDE: (access=%d)\n\t", guest_pde_access);
 508       PrintPDE32(fault_addr, guest_pde);
 509       PrintDebug("Shadow PDE: (access=%d)\n\t", shadow_pde_access);
 510       PrintPDE32(fault_addr, shadow_pde);
 511 #endif
 512
 513       return 0;
 514     }
 515
 516   PrintDebug("Returning end of PDE function (rip=%x)\n", info->rip);
 517   return 0;
 518 }
 519
 520
 521
 522 /*
 523  * We assume the the guest pte pointer has already been translated to a host virtual address
 524  */
 525 static int handle_shadow_pte32_fault(struct guest_info * info,
 526                                      addr_t fault_addr,
 527                                      pf_error_t error_code,
 528                                      pte32_t * shadow_pt,
 529                                      pte32_t * guest_pt) {
 530
 531   pt_access_status_t guest_pte_access;
 532   pt_access_status_t shadow_pte_access;
 533   pte32_t * guest_pte = (pte32_t *)&(guest_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);;
 534   pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&(shadow_pt[PTE32_INDEX(fault_addr)]);
 535
 536
 537   // Check the guest page permissions
 538   guest_pte_access = can_access_pte32(guest_pt, fault_addr, error_code);
 539
 540   // Check the shadow page permissions
 541   shadow_pte_access = can_access_pte32(shadow_pt, fault_addr, error_code);
 542
 543 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 544   PrintDebug("Guest PTE: (access=%d)\n\t", guest_pte_access);
 545   PrintPTE32(fault_addr, guest_pte);
 546   PrintDebug("Shadow PTE: (access=%d)\n\t", shadow_pte_access);
 547   PrintPTE32(fault_addr, shadow_pte);
 548 #endif
 549
 550   /* Was the page fault caused by the Guest's page tables? */
 551   if (is_guest_pf(guest_pte_access, shadow_pte_access) == 1) {
 552     PrintDebug("Access error injecting pf to guest (guest access error=%d) (pf error code=%d)\n",
 553                guest_pte_access, *(uint_t*)&error_code);
 554     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 555     return 0;
 556   }
 557
 558
 559   if (shadow_pte_access == PT_ACCESS_OK) {
 560     // Inconsistent state...
 561     // Guest Re-Entry will flush page tables and everything should now work
 562     PrintDebug("Inconsistent state... Guest re-entry should flush tlb\n");
 563     return 0;
 564   }
 565
 566
 567   if (shadow_pte_access == PT_ENTRY_NOT_PRESENT) {
 568
 569     addr_t guest_pa = PTE32_T_ADDR((*guest_pte)) +  PT32_PAGE_OFFSET(fault_addr);
 570
 571     // Page Table Entry Not Present
 572
 573     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 574
 575     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 576       // Inject a machine check in the guest
 577       PrintDebug("Invalid Guest Address in page table (0x%x)\n", guest_pa);
 578       v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 579       return 0;
 580     }
 581
 582     // else...
 583
 584     if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 585       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 586       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 587
 588       shadow_pte->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 589
 590       shadow_pte->present = guest_pte->present;
 591       shadow_pte->user_page = guest_pte->user_page;
 592
 593       //set according to VMM policy
 594       shadow_pte->write_through = 0;
 595       shadow_pte->cache_disable = 0;
 596       shadow_pte->global_page = 0;
 597       //
 598
 599       guest_pte->accessed = 1;
 600
 601       if (find_pte_map(state->cached_ptes, PT32_PAGE_ADDR(guest_pa)) != NULL) {
 602         // Check if the entry is a page table...
 603         PrintDebug("Marking page as Guest Page Table\n", shadow_pte->writable);
 604         shadow_pte->vmm_info = PT32_GUEST_PT;
 605       }
 606
 607       if (guest_pte->dirty == 1) {
 608         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 609       } else if ((guest_pte->dirty == 0) && (error_code.write == 1)) {
 610         shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 611         guest_pte->dirty = 1;
 612
 613         if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 614           // Well that was quick...
 615           struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 616           PrintDebug("Immediate Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 617           state->cached_cr3 = 0;
 618         }
 619
 620       } else if ((guest_pte->dirty = 0) && (error_code.write == 0)) {
 621         shadow_pte->writable = 0;
 622       }
 623
 624
 625
 626     } else {
 627       // Page fault handled by hook functions
 628       if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_pa, error_code) == -1) {
 629         PrintError("Special Page fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 630         return -1;
 631       }
 632     }
 633
 634   } else if ((shadow_pte_access == PT_WRITE_ERROR) &&
 635              (guest_pte->dirty == 0)) {
 636
 637     PrintDebug("Shadow PTE Write Error\n");
 638     guest_pte->dirty = 1;
 639     shadow_pte->writable = guest_pte->writable;
 640
 641     if (shadow_pte->vmm_info == PT32_GUEST_PT) {
 642       struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
 643       PrintDebug("Write operation on Guest PAge Table Page\n");
 644       state->cached_cr3 = 0;
 645     }
 646
 647     return 0;
 648
 649   } else {
 650     // Inject page fault into the guest
 651     inject_guest_pf(info, fault_addr, error_code);
 652     PrintError("PTE Page fault fell through... Not sure if this should ever happen\n");
 653     PrintError("Manual Says to inject page fault into guest\n");
 654     return -1;
 655   }
 656
 657   PrintDebug("Returning end of function\n");
 658   return 0;
 659 }
 660
 661
 662
 663
 664
 665
 666 /* Currently Does not work with Segmentation!!! */
 667 int handle_shadow_invlpg(struct guest_info * info) {
 668   if (info->mem_mode != VIRTUAL_MEM) {
 669     // Paging must be turned on...
 670     // should handle with some sort of fault I think
 671     PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
 672     return -1;
 673   }
 674
 675
 676   if (info->cpu_mode == PROTECTED) {
 677     char instr[15];
 678     int ret;
 679     int index = 0;
 680
 681     ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
 682     if (ret != 15) {
 683       PrintError("Could not read instruction 0x%x (ret=%d)\n", info->rip, ret);
 684       return -1;
 685     }
 686
 687
 688     /* Can INVLPG work with Segments?? */
 689     while (is_prefix_byte(instr[index])) {
 690       index++;
 691     }
 692
 693
 694     if ((instr[index] == (uchar_t)0x0f) &&
 695         (instr[index + 1] == (uchar_t)0x01)) {
 696
 697       addr_t first_operand;
 698       addr_t second_operand;
 699       operand_type_t addr_type;
 700       addr_t guest_cr3 = CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
 701
 702       pde32_t * guest_pd = NULL;
 703
 704       if (guest_pa_to_host_va(info, guest_cr3, (addr_t*)&guest_pd) == -1) {
 705         PrintError("Invalid Guest PDE Address: 0x%x\n", guest_cr3);
 706         return -1;
 707       }
 708
 709
 710
 711
 712       index += 2;
 713
 714       addr_type = decode_operands32(&(info->vm_regs), instr + index, &index, &first_operand, &second_operand, REG32);
 715
 716       if (addr_type == MEM_OPERAND) {
 717         pde32_t * shadow_pd = (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
 718         pde32_t * shadow_pde = (pde32_t *)&shadow_pd[PDE32_INDEX(first_operand)];
 719         pde32_t * guest_pde;
 720
 721         //PrintDebug("PDE Index=%d\n", PDE32_INDEX(first_operand));
 722         //PrintDebug("FirstOperand = %x\n", first_operand);
 723
 724         PrintDebug("Invalidating page for %x\n", first_operand);
 725
 726         guest_pde = (pde32_t *)&(guest_pd[PDE32_INDEX(first_operand)]);
 727
 728         if (guest_pde->large_page == 1) {
 729           shadow_pde->present = 0;
 730           PrintDebug("Invalidating Large Page\n");
 731         } else {
 732
 733           if (shadow_pde->present == 1) {
 734             pte32_t * shadow_pt = (pte32_t *)PDE32_T_ADDR((*shadow_pde));
 735             pte32_t * shadow_pte = (pte32_t *)&shadow_pt[PTE32_INDEX(first_operand)];
 736
 737 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 738             PrintDebug("Setting not present\n");
 739             PrintPTE32(first_operand, shadow_pte);
 740 #endif
 741
 742             shadow_pte->present = 0;
 743           }
 744         }
 745
 746         info->rip += index;
 747
 748       } else {
 749         PrintError("Invalid Operand type\n");
 750         return -1;
 751       }
 752     } else {
 753       PrintError("invalid Instruction Opcode\n");
 754       PrintTraceMemDump(instr, 15);
 755       return -1;
 756     }
 757   }
 758
 759   return 0;
 760 }
 761
 762
 763 /*
 764
 765
 766 static int create_pd32_nonaligned_4MB_page(struct guest_info * info, pte32_t * pt, addr_t guest_addr, pde32_4MB_t * large_shadow_pde) {
 767   uint_t i = 0;
 768   pte32_t * pte_cursor;
 769   addr_t guest_pa = 0;
 770
 771   for (i = 0; i < 1024; i++) {
 772     guest_pa = guest_addr + (PAGE_SIZE * i);
 773     host_region_type_t host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_pa);
 774
 775     pte_cursor = &(pt[i]);
 776
 777     if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 778       // Currently we don't support this, but in theory we could
 779       PrintError("Invalid Host Memory Type\n");
 780       return -1;
 781     } else if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 782       addr_t shadow_pa = get_shadow_addr(info, guest_pa);
 783
 784
 785       pte_cursor->page_base_addr = PT32_BASE_ADDR(shadow_pa);
 786       pte_cursor->present = 1;
 787       pte_cursor->writable = large_shadow_pde->writable;
 788       pte_cursor->user_page = large_shadow_pde->user_page;
 789       pte_cursor->write_through = 0;
 790       pte_cursor->cache_disable = 0;
 791       pte_cursor->global_page = 0;
 792
 793     } else {
 794       PrintError("Unsupported Host Memory Type\n");
 795       return -1;
 796     }
 797   }
 798   return 0;
 799 }
 800
 801
 802 static int handle_large_pagefault32(struct guest_info * info,
 803                                     pde32_t * guest_pde, pde32_t * shadow_pde,
 804                                     addr_t fault_addr, pf_error_t error_code ) {
 805   struct shadow_region * mem_reg;
 806   pde32_4MB_t * large_guest_pde = (pde32_4MB_t *)guest_pde;
 807   pde32_4MB_t * large_shadow_pde = (pde32_4MB_t *)shadow_pde;
 808   host_region_type_t host_page_type;
 809   addr_t guest_start_addr = PDE32_4MB_T_ADDR(*large_guest_pde);
 810   //    addr_t guest_end_addr = guest_start_addr + PAGE_SIZE_4MB; // start address + 4MB
 811
 812
 813   // Check that the Guest PDE entry points to valid memory
 814   // else Machine Check the guest
 815   PrintDebug("Large Page: Page Base Addr=%x\n", guest_start_addr);
 816
 817   host_page_type = get_shadow_addr_type(info, guest_start_addr);
 818
 819   if (host_page_type == HOST_REGION_INVALID) {
 820     PrintError("Invalid guest address in large page (0x%x)\n", guest_start_addr);
 821     v3_raise_exception(info, MC_EXCEPTION);
 822     return -1;
 823   }
 824
 825   // else...
 826
 827   if (host_page_type == HOST_REGION_PHYSICAL_MEMORY) {
 828
 829     addr_t host_start_addr = 0;
 830     addr_t region_end_addr = 0;
 831
 832     // Check for a large enough region in host memory
 833     mem_reg = get_shadow_region_by_addr(&(info->mem_map), guest_start_addr);
 834     PrintDebug("Host region: host_addr=%x (guest_start=%x, end=%x)\n",
 835                mem_reg->host_addr, mem_reg->guest_start, mem_reg->guest_end);
 836     host_start_addr = mem_reg->host_addr + (guest_start_addr - mem_reg->guest_start);
 837     region_end_addr = mem_reg->host_addr + (mem_reg->guest_end - mem_reg->guest_start);
 838
 839     PrintDebug("Host Start Addr=%x; Region End Addr=%x\n", host_start_addr, region_end_addr);
 840
 841
 842     //4f
 843     if (large_guest_pde->dirty == 1) { // dirty
 844       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 845     } else if (error_code.write == 1) { // not dirty, access is write
 846       large_shadow_pde->writable = guest_pde->writable;
 847       large_guest_pde->dirty = 1;
 848     } else { // not dirty, access is read
 849       large_shadow_pde->writable = 0;
 850     }
 851
 852
 853     // Check if the region is at least an additional 4MB
 854
 855
 856     //4b.
 857     if ((PD32_4MB_PAGE_OFFSET(host_start_addr) == 0) &&
 858         (region_end_addr >= host_start_addr + PAGE_SIZE_4MB)) {         // if 4MB boundary
 859       large_shadow_pde->page_base_addr = PD32_4MB_BASE_ADDR(host_start_addr);
 860     } else {      // else generate 4k pages
 861       pte32_t * shadow_pt = NULL;
 862       PrintDebug("Handling non aligned large page\n");
 863
 864       shadow_pde->large_page = 0;
 865
 866       shadow_pt = create_new_shadow_pt32();
 867
 868       if (create_pd32_nonaligned_4MB_page(info, shadow_pt, guest_start_addr, large_shadow_pde) == -1) {
 869         PrintError("Non Aligned Large Page Error\n");
 870         V3_Free(shadow_pt);
 871         return -1;
 872       }
 873
 874
 875 #ifdef DEBUG_SHADOW_PAGING
 876       PrintDebug("non-aligned Shadow PT\n");
 877       PrintPT32(PT32_PAGE_ADDR(fault_addr), shadow_pt);
 878 #endif
 879       shadow_pde->pt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);
 880     }
 881
 882   } else {
 883     // Handle hooked pages as well as other special pages
 884     if (handle_special_page_fault(info, fault_addr, guest_start_addr, error_code) == -1) {
 885       PrintError("Special Page Fault handler returned error for address: %x\n", fault_addr);
 886       return -1;
 887     }
 888   }
 889
 890   return 0;
 891 }
 892 */