palacios/src/palacios/vmm_sym_iface.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.h>
  22 #include <palacios/vmm_msr.h>
  23 #include <palacios/vmm_mem.h>
  24 #include <palacios/vmm_hypercall.h>
  25
  26 #define SYM_PAGE_MSR 0x535
  27
  28 #define SYM_CPUID_NUM 0x90000000
  29
  30 #define SYM_CALL_RET_HCALL 0x535
  31
  32
  33 /* Notes: We use a combination of SYSCALL and SYSENTER Semantics
  34  * SYSCALL just sets an EIP, CS/SS seg, and GS seg via swapgs
  35  * the RSP is loaded via the structure pointed to by GS
  36  * This is safe because it assumes that system calls are guaranteed to be made with an empty kernel stack.
  37  * We cannot make that assumption with a symcall, so we have to have our own stack area somewhere.
  38  * SYSTENTER does not really use the GS base MSRs, but we do to map to 64 bit kernels
  39  */
  40
  41 #define SYMCALL_RIP_MSR 0x536
  42 #define SYMCALL_RSP_MSR 0x537
  43 #define SYMCALL_CS_MSR  0x538
  44 #define SYMCALL_GS_MSR  0x539
  45 #define SYMCALL_FS_MSR  0x540
  46
  47
  48 static int msr_read(uint_t msr, struct v3_msr * dst, void * priv_data) {
  49     struct guest_info * info = (struct guest_info *)priv_data;
  50     struct v3_sym_state * state = &(info->sym_state);
  51
  52     switch (msr) {
  53         case SYM_PAGE_MSR:
  54             dst->value = state->guest_pg_addr;
  55             break;
  56         case SYMCALL_RIP_MSR:
  57             dst->value = state->sym_call_rip;
  58             break;
  59         case SYMCALL_RSP_MSR:
  60             dst->value = state->sym_call_rsp;
  61             break;
  62         case SYMCALL_CS_MSR:
  63             dst->value = state->sym_call_cs;
  64             break;
  65         case SYMCALL_GS_MSR:
  66             dst->value = state->sym_call_gs;
  67             break;
  68         case SYMCALL_FS_MSR:
  69             dst->value = state->sym_call_fs;
  70             break;
  71         default:
  72             return -1;
  73     }
  74
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static int msr_write(uint_t msr, struct v3_msr src, void * priv_data) {
  79     struct guest_info * info = (struct guest_info *)priv_data;
  80     struct v3_sym_state * state = &(info->sym_state);
  81
  82     if (msr == SYM_PAGE_MSR) {
  83         PrintDebug("Symbiotic MSR write for page %p\n", (void *)src.value);
  84
  85         if (state->active == 1) {
  86             // unmap page
  87             struct v3_shadow_region * old_reg = v3_get_shadow_region(info, (addr_t)state->guest_pg_addr);
  88
  89             if (old_reg == NULL) {
  90                 PrintError("Could not find previously active symbiotic page (%p)\n", (void *)state->guest_pg_addr);
  91                 return -1;
  92             }
  93
  94             v3_delete_shadow_region(info, old_reg);
  95         }
  96
  97         state->guest_pg_addr = src.value;
  98         state->guest_pg_addr &= ~0xfffLL;
  99
 100         state->active = 1;
 101
 102         // map page
 103         v3_add_shadow_mem(info, (addr_t)state->guest_pg_addr,
 104                           (addr_t)(state->guest_pg_addr + PAGE_SIZE_4KB - 1),
 105                           state->sym_page_pa);
 106
 107
 108     } else if (msr == SYMCALL_RIP_MSR) {
 109         state->sym_call_rip = src.value;
 110     } else if (msr == SYMCALL_RSP_MSR) {
 111         state->sym_call_rsp = src.value;
 112     } else if (msr == SYMCALL_CS_MSR) {
 113         state->sym_call_cs = src.value;
 114     } else if (msr == SYMCALL_GS_MSR) {
 115         state->sym_call_gs = src.value;
 116     } else if (msr == SYMCALL_FS_MSR) {
 117         state->sym_call_fs = src.value;
 118     } else {
 119         PrintError("Invalid Symbiotic MSR write (0x%x)\n", msr);
 120         return -1;
 121     }
 122
 123     return 0;
 124 }
 125
 126 static int cpuid_fn(struct guest_info * info, uint32_t cpuid,
 127                     uint32_t * eax, uint32_t * ebx,
 128                     uint32_t * ecx, uint32_t * edx,
 129                     void * private_data) {
 130     extern v3_cpu_arch_t v3_cpu_types[];
 131
 132     *eax = *(uint32_t *)"V3V";
 133
 134     if ((v3_cpu_types[info->cpu_id] == V3_SVM_CPU) ||
 135         (v3_cpu_types[info->cpu_id] == V3_SVM_REV3_CPU)) {
 136         *ebx = *(uint32_t *)"SVM";
 137     } else if ((v3_cpu_types[info->cpu_id] == V3_VMX_CPU) ||
 138                (v3_cpu_types[info->cpu_id] == V3_VMX_EPT_CPU)) {
 139         *ebx = *(uint32_t *)"VMX";
 140     }
 141
 142
 143     return 0;
 144 }
 145
 146
 147 static int sym_call_ret(struct guest_info * info, uint_t hcall_id, void * private_data);
 148
 149
 150
 151 int v3_init_sym_iface(struct guest_info * info) {
 152     struct v3_sym_state * state = &(info->sym_state);
 153     memset(state, 0, sizeof(struct v3_sym_state));
 154
 155     state->sym_page_pa = (addr_t)V3_AllocPages(1);
 156     state->sym_page = (struct v3_sym_interface *)V3_VAddr((void *)state->sym_page_pa);
 157     memset(state->sym_page, 0, PAGE_SIZE_4KB);
 158
 159
 160     memcpy(&(state->sym_page->magic), "V3V", 3);
 161
 162     v3_hook_msr(info, SYM_PAGE_MSR, msr_read, msr_write, info);
 163
 164     v3_hook_cpuid(info, SYM_CPUID_NUM, cpuid_fn, info);
 165
 166     v3_hook_msr(info, SYMCALL_RIP_MSR, msr_read, msr_write, info);
 167     v3_hook_msr(info, SYMCALL_RSP_MSR, msr_read, msr_write, info);
 168     v3_hook_msr(info, SYMCALL_CS_MSR, msr_read, msr_write, info);
 169     v3_hook_msr(info, SYMCALL_GS_MSR, msr_read, msr_write, info);
 170     v3_hook_msr(info, SYMCALL_FS_MSR, msr_read, msr_write, info);
 171
 172     v3_register_hypercall(info, SYM_CALL_RET_HCALL, sym_call_ret, NULL);
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 int v3_sym_map_pci_passthrough(struct guest_info * info, uint_t bus, uint_t dev, uint_t fn) {
 178     struct v3_sym_state * state = &(info->sym_state);
 179     uint_t dev_index = (bus << 8) + (dev << 3) + fn;
 180     uint_t major = dev_index / 8;
 181     uint_t minor = dev_index % 8;
 182
 183     if (bus > 3) {
 184         PrintError("Invalid PCI bus %d\n", bus);
 185         return -1;
 186     }
 187
 188     PrintDebug("Setting passthrough pci map for index=%d\n", dev_index);
 189
 190     state->sym_page->pci_pt_map[major] |= 0x1 << minor;
 191
 192     PrintDebug("pt_map entry=%x\n",   state->sym_page->pci_pt_map[major]);
 193
 194     PrintDebug("pt map vmm addr=%p\n", state->sym_page->pci_pt_map);
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 int v3_sym_unmap_pci_passthrough(struct guest_info * info, uint_t bus, uint_t dev, uint_t fn) {
 200     struct v3_sym_state * state = &(info->sym_state);
 201     uint_t dev_index = (bus << 8) + (dev << 3) + fn;
 202     uint_t major = dev_index / 8;
 203     uint_t minor = dev_index % 8;
 204
 205     if (bus > 3) {
 206         PrintError("Invalid PCI bus %d\n", bus);
 207         return -1;
 208     }
 209
 210     state->sym_page->pci_pt_map[major] &= ~(0x1 << minor);
 211
 212     return 0;
 213 }
 214
 215
 216
 217 static int sym_call_ret(struct guest_info * info, uint_t hcall_id, void * private_data) {
 218     struct v3_sym_state * state = (struct v3_sym_state *)&(info->sym_state);
 219     struct v3_sym_context * old_ctx = (struct v3_sym_context *)&(state->old_ctx);
 220
 221
 222     PrintError("Return from sym call\n");
 223     v3_print_guest_state(info);
 224     v3_print_mem_map(info);
 225
 226
 227     if (state->notifier != NULL) {
 228         if (state->notifier(info, state->private_data) == -1) {
 229             PrintError("Error in return from symcall.\n");
 230             return -1;
 231         }
 232     }
 233
 234
 235     // restore guest state
 236     memcpy(&(info->vm_regs), &(old_ctx->vm_regs), sizeof(struct v3_gprs));
 237     memcpy(&(info->segments.cs), &(old_ctx->cs), sizeof(struct v3_segment));
 238     memcpy(&(info->segments.ss), &(old_ctx->ss), sizeof(struct v3_segment));
 239     info->segments.gs.base = old_ctx->gs_base;
 240     info->segments.fs.base = old_ctx->fs_base;
 241     info->rip = old_ctx->rip;
 242     info->cpl = old_ctx->cpl;
 243
 244
 245     PrintDebug("restoring guest state\n");
 246     v3_print_guest_state(info);
 247
 248     // clear sym flags
 249     state->call_active = 0;
 250
 251
 252     return 0;
 253 }
 254
 255
 256 int v3_sym_call(struct guest_info * info,
 257                 uint64_t call_num, uint64_t arg0,
 258                 uint64_t arg1, uint64_t arg2,
 259                 uint64_t arg3, uint64_t arg4,
 260                 int (*notifier)(struct guest_info * info, void * private_data),
 261                 void * private_data) {
 262     struct v3_sym_state * state = (struct v3_sym_state *)&(info->sym_state);
 263
 264
 265     PrintDebug("Making Sym call\n");
 266
 267     if ((state->sym_page->sym_call_enabled == 0) ||
 268         (state->call_active == 1) ||
 269         (state->call_pending == 1)) {
 270         return -1;
 271     }
 272
 273     state->args[0] = call_num;
 274     state->args[1] = arg0;
 275     state->args[2] = arg1;
 276     state->args[3] = arg2;
 277     state->args[4] = arg3;
 278     state->args[5] = arg4;
 279
 280     state->notifier = notifier;
 281     state->private_data = private_data;
 282
 283     state->call_pending = 1;
 284
 285     return 0;
 286 }
 287
 288
 289
 290 int v3_activate_sym_call(struct guest_info * info) {
 291     struct v3_sym_state * state = (struct v3_sym_state *)&(info->sym_state);
 292     struct v3_sym_context * old_ctx = (struct v3_sym_context *)&(state->old_ctx);
 293     struct v3_segment sym_cs;
 294     struct v3_segment sym_ss;
 295
 296
 297     if ((state->sym_page->sym_call_enabled == 0) ||
 298         (state->call_pending == 0)) {
 299         // Unable to make sym call or none pending
 300         if (state->call_active == 1) {
 301             PrintError("handled exit while in symcall\n");
 302         }
 303         return 0;
 304     }
 305
 306
 307     PrintDebug("Activating Symbiotic call\n");
 308     v3_print_guest_state(info);
 309
 310
 311     // Save the old context
 312     memcpy(&(old_ctx->vm_regs), &(info->vm_regs), sizeof(struct v3_gprs));
 313     memcpy(&(old_ctx->cs), &(info->segments.cs), sizeof(struct v3_segment));
 314     memcpy(&(old_ctx->ss), &(info->segments.ss), sizeof(struct v3_segment));
 315     old_ctx->gs_base = info->segments.gs.base;
 316     old_ctx->fs_base = info->segments.fs.base;
 317     old_ctx->rip = info->rip;
 318     old_ctx->cpl = info->cpl;
 319
 320
 321
 322     // Setup the sym call context
 323     info->rip = state->sym_call_rip;
 324     info->vm_regs.rsp = state->sym_call_rsp;
 325
 326     v3_translate_segment(info, state->sym_call_cs, &sym_cs);
 327     memcpy(&(info->segments.cs), &sym_cs, sizeof(struct v3_segment));
 328
 329     v3_translate_segment(info, state->sym_call_cs + 8, &sym_ss);
 330     memcpy(&(info->segments.ss), &sym_ss, sizeof(struct v3_segment));
 331
 332     info->segments.gs.base = state->sym_call_gs;
 333     info->segments.fs.base = state->sym_call_fs;
 334     info->cpl = 0;
 335
 336     info->vm_regs.rax = state->args[0];
 337     info->vm_regs.rbx = state->args[1];
 338     info->vm_regs.rcx = state->args[2];
 339     info->vm_regs.rdx = state->args[3];
 340     info->vm_regs.rsi = state->args[4];
 341     info->vm_regs.rdi = state->args[5];
 342
 343     // Mark sym call as active
 344     state->call_pending = 0;
 345     state->call_active = 1;
 346
 347
 348     PrintDebug("Sym state\n");
 349     v3_print_guest_state(info);
 350
 351     return 1;
 352 }