palacios/src/palacios/vmx_lowlevel.asm

   1 ; -*- fundamental -*-
   2 ;;
   3 ;; This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   4 ;; by the V3VEE Project with funding from the United States National
   5 ;; Science Foundation and the Department of Energy.
   6 ;;
   7 ;; The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   8 ;; and the University of New Mexico.  You can find out more at
   9 ;; http://www.v3vee.org
  10 ;;
  11 ;; Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  12 ;; Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  13 ;; All rights reserved.
  14 ;;
  15 ;; Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  16 ;;
  17 ;; This is free software.  You are permitted to use,
  18 ;; redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  19 ;;
  20
  21 %ifndef VMX_ASM
  22 %define VMX_ASM
  23
  24
  25 %include "defs.asm"
  26 %include "symbol.asm"
  27
  28
  29 %include "vmcs_fields.asm"
  30
  31 VMX_SUCCESS equ 0x00000000
  32 VMX_FAIL_INVALID equ 0x00000001
  33 VMX_FAIL_VALID  equ 0x00000002
  34 VMM_ERROR       equ 0x00000003
  35
  36 [BITS 32]
  37
  38 IMPORT Do_VMM
  39
  40
  41 ; VMX Functions
  42 EXPORT VMCS_READ
  43 EXPORT VMCS_WRITE
  44 EXPORT VMCS_CLEAR
  45 EXPORT VMCS_LOAD
  46 EXPORT VMCS_STORE
  47 EXPORT Enable_VMX
  48 EXPORT Disable_VMX
  49 EXPORT Launch_VM
  50 EXPORT VMCS_LAUNCH
  51 EXPORT VMCS_RESUME
  52 EXPORT RunVMM
  53 EXPORT SAFE_VM_LAUNCH
  54 EXPORT Init_VMCS_HostState
  55 EXPORT Init_VMCS_GuestState
  56
  57
  58 ;
  59 ; VMCS_LAUNCH
  60 ;
  61 align 8
  62 VMCS_LAUNCH:
  63         vmlaunch
  64         jz      .error_code
  65         jc      .error
  66
  67         mov     eax, VMX_SUCCESS
  68         jmp     .return
  69 .error
  70         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
  71         jmp     .return
  72 .error_code
  73         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
  74 .return
  75         ret
  76
  77
  78
  79 ;
  80 ; VMCS_RESUME
  81 ;
  82 align 8
  83 VMCS_RESUME:
  84         vmresume
  85         jz      .error_code
  86         jc      .error
  87
  88         mov     eax, VMX_SUCCESS
  89         jmp     .return
  90 .error
  91         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
  92         jmp     .return
  93 .error_code
  94         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
  95 .return
  96         ret
  97
  98 align 8
  99 SAFE_VM_LAUNCH:
 100         pushf
 101         pusha
 102         mov     eax, HOST_RSP
 103         vmwrite eax, esp
 104         jz      .esp_err
 105         jc      .esp_err
 106         jmp     .vm_cont
 107
 108 .esp_err
 109         popa
 110         jz      .error_code
 111         jc      .error
 112 .vm_cont
 113         vmlaunch
 114         popa
 115         jz      .error_code
 116         jc      .error
 117
 118         mov     eax, VMX_SUCCESS
 119         jmp     .return
 120 .error
 121         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 122         jmp     .return
 123 .error_code
 124         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 125 .return
 126         popf
 127         ret
 128
 129
 130 ;
 131 ; RunVMM
 132 ;
 133 align 8
 134 RunVMM:
 135         pusha
 136         call    Do_VMM
 137         and     eax, eax
 138         jnz     .vmm_error
 139         jmp     .vm_cont
 140
 141 .vmm_error
 142         popa
 143         popa
 144         mov     eax, VMM_ERROR
 145         jmp     .return
 146
 147 .vm_cont
 148         popa
 149         vmresume
 150         popa    ; we only get here if there is an error in the vmresume
 151                 ; we restore the host state and return an error code
 152
 153         jz      .error_code
 154         jc      .error
 155
 156         mov     eax, VMX_SUCCESS
 157         jmp     .return
 158 .error
 159         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 160         jmp     .return
 161 .error_code
 162         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 163 .return
 164         popf
 165         ret
 166
 167
 168
 169
 170 ;
 171 ; Setup_VMCS_GuestState
 172 ; Copy all of the Guest registers into the guest state of a vmcs
 173 ;
 174
 175 align 8
 176 InitGuestSelectors:
 177         push    ebp
 178         mov     ebp, esp
 179         push    ebx
 180         push    ebx
 181
 182         mov     ebx, VMCS_GUEST_ES_SELECTOR
 183         mov     eax, es
 184         vmwrite ebx, eax
 185         jz      .error_code
 186         jc      .error
 187
 188         mov     ebx, VMCS_GUEST_CS_SELECTOR
 189         mov     eax, cs
 190         vmwrite ebx, eax
 191         jz      .error_code
 192         jc      .error
 193
 194         mov     ebx, VMCS_GUEST_SS_SELECTOR
 195         mov     eax, ss
 196         vmwrite ebx, eax
 197         jz      .error_code
 198         jc      .error
 199
 200         mov     ebx, VMCS_GUEST_DS_SELECTOR
 201         mov     eax, ds
 202         vmwrite ebx, eax
 203         jz      .error_code
 204         jc      .error
 205
 206         mov     ebx, VMCS_GUEST_FS_SELECTOR
 207         mov     eax, fs
 208         vmwrite ebx, eax
 209         jz      .error_code
 210         jc      .error
 211
 212         mov     ebx, VMCS_GUEST_GS_SELECTOR
 213         mov     eax, gs
 214         vmwrite ebx, eax
 215         jz      .error_code
 216         jc      .error
 217
 218         str     [esp]
 219         mov     eax, [esp]
 220         mov     ebx, VMCS_GUEST_TR_SELECTOR
 221         vmwrite ebx, eax
 222         jz      .error_code
 223         jc      .error
 224
 225         mov     eax, VMX_SUCCESS
 226         jmp     .return
 227 .error
 228         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 229         jmp     .return
 230 .error_code
 231         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 232 .return
 233         pop     ebx
 234         pop     ebx
 235         pop     ebp
 236         ret
 237 ret
 238
 239 align 8
 240 InitGuestDescRegs:
 241         push    ebp
 242         mov     ebp, esp
 243         push    ebx
 244         sub     esp, 6
 245
 246
 247         sgdt    [esp]
 248         mov     eax, [esp]
 249         and     eax, 0xffff
 250         mov     ebx, GUEST_GDTR_LIMIT
 251         vmwrite ebx, eax
 252         jz      .error_code
 253         jc      .error
 254
 255         mov     eax, [esp+2]
 256         mov     ebx, GUEST_GDTR_BASE
 257         vmwrite ebx, eax
 258         jz      .error_code
 259         jc      .error
 260
 261
 262         sidt    [esp]
 263         mov     eax, [esp]
 264         and     eax, 0xffff
 265         mov     ebx, GUEST_IDTR_LIMIT
 266         vmwrite ebx, eax
 267         jz      .error_code
 268         jc      .error
 269
 270         mov     eax, [esp+2]
 271         mov     ebx, GUEST_IDTR_BASE
 272         vmwrite ebx, eax
 273         jz      .error_code
 274         jc      .error
 275
 276
 277         sldt    [esp]
 278         mov     eax, [esp]
 279         mov     ebx, GUEST_LDTR_BASE
 280         vmwrite ebx, eax
 281         jz      .error_code
 282         jc      .error
 283
 284
 285         mov     eax, 0x00000000
 286         mov     ebx, GUEST_LDTR_LIMIT
 287         vmwrite ebx, eax
 288         jz      .error_code
 289         jc      .error
 290
 291
 292         mov     eax, VMX_SUCCESS
 293         jmp     .return
 294 .error
 295         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 296         jmp     .return
 297 .error_code
 298         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 299 .return
 300
 301         add     esp, 6
 302         pop     ebx
 303         pop     ebp
 304         ret
 305
 306
 307
 308
 309
 310 align 8
 311 InitGuestSegBases:
 312         push    ebp
 313         mov     ebp, esp
 314         push    ebx
 315
 316
 317         mov     eax, dword 0
 318         mov     ebx, GUEST_ES_BASE
 319         vmwrite ebx, eax
 320         jz      .error_code
 321         jc      .error
 322
 323         mov     eax, dword 0
 324         mov     ebx, GUEST_CS_BASE
 325         vmwrite ebx, eax
 326         jz      .error_code
 327         jc      .error
 328
 329         mov     eax, dword 0
 330         mov     ebx, GUEST_SS_BASE
 331         vmwrite ebx, eax
 332         jz      .error_code
 333         jc      .error
 334
 335         mov     eax, dword 0
 336         mov     ebx, GUEST_DS_BASE
 337         vmwrite ebx, eax
 338         jz      .error_code
 339         jc      .error
 340
 341         mov     eax, dword 0
 342         mov     ebx, GUEST_FS_BASE
 343         vmwrite ebx, eax
 344         jz      .error_code
 345         jc      .error
 346
 347         mov     eax, dword 0
 348         mov     ebx, GUEST_GS_BASE
 349         vmwrite ebx, eax
 350         jz      .error_code
 351         jc      .error
 352
 353 ;       mov     eax, dword 0
 354         mov     eax, 0x000220a0
 355         mov     ebx, GUEST_TR_BASE
 356         vmwrite ebx, eax
 357         jz      .error_code
 358         jc      .error
 359
 360         mov     eax, VMX_SUCCESS
 361         jmp     .return
 362 .error
 363         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 364         jmp     .return
 365 .error_code
 366         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 367 .return
 368
 369         pop     ebx
 370         pop     ebp
 371         ret
 372
 373 align 8
 374 InitGuestSegsAccess:
 375         push    ebp
 376         mov     ebp, esp
 377         push    ebx
 378
 379         mov     eax, 1100000010010011b
 380         mov     ebx, GUEST_ES_ACCESS
 381         vmwrite ebx, eax
 382         jz      .error_code
 383         jc      .error
 384
 385
 386
 387         mov     eax, 1100000010011001b
 388 ;       mov     eax, 0x0000c099
 389         mov     ebx, GUEST_CS_ACCESS
 390         vmwrite ebx, eax
 391         jz      .error_code
 392         jc      .error
 393
 394 ;       mov     eax, 1100000010010111b
 395         mov     eax, 1100000010010011b
 396         mov     ebx, GUEST_SS_ACCESS
 397         vmwrite ebx, eax
 398         jz      .error_code
 399         jc      .error
 400
 401         mov     eax, 1100000010010011b
 402         mov     ebx, GUEST_DS_ACCESS
 403         vmwrite ebx, eax
 404         jz      .error_code
 405         jc      .error
 406
 407
 408         mov     eax, 1100000010010011b
 409         mov     ebx, GUEST_FS_ACCESS
 410         vmwrite ebx, eax
 411         jz      .error_code
 412         jc      .error
 413
 414
 415         mov     eax, 1100000010010011b
 416         mov     ebx, GUEST_GS_ACCESS
 417         vmwrite ebx, eax
 418         jz      .error_code
 419         jc      .error
 420
 421         mov     eax, 0x10000
 422         mov     ebx, GUEST_LDTR_ACCESS
 423         vmwrite ebx, eax
 424         jz      .error_code
 425         jc      .error
 426
 427         mov     eax, 01000000010001011b
 428         mov     ebx, GUEST_TR_ACCESS
 429         vmwrite ebx, eax
 430         jz      .error_code
 431         jc      .error
 432
 433 ;
 434
 435         mov     eax, VMX_SUCCESS
 436         jmp     .return
 437 .error
 438         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 439         jmp     .return
 440 .error_code
 441         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 442 .return
 443         pop     ebx
 444         pop     ebp
 445         ret
 446
 447 ;; Do seg limit
 448 align 8
 449 InitGuestSegsLimits:
 450         push    ebp
 451         mov     ebp, esp
 452         push    ebx
 453
 454
 455 ;       mov     eax, 0xffffffff
 456         mov     eax, 0xffffffff
 457         mov     ebx, GUEST_ES_LIMIT
 458         vmwrite ebx, eax
 459         jz      .error_code
 460         jc      .error
 461
 462 ;       mov     eax, 0xffffffff
 463         mov     eax, 0xffffffff
 464         mov     ebx, GUEST_CS_LIMIT
 465         vmwrite ebx, eax
 466         jz      .error_code
 467         jc      .error
 468
 469 ;       mov     eax, 0xffffffff
 470         mov     eax, 0xffffffff
 471         mov     ebx, GUEST_SS_LIMIT
 472         vmwrite ebx, eax
 473         jz      .error_code
 474         jc      .error
 475
 476 ;       mov     eax, 0xffffffff
 477         mov     eax, 0xffffffff
 478         mov     ebx, GUEST_DS_LIMIT
 479         vmwrite ebx, eax
 480         jz      .error_code
 481         jc      .error
 482
 483 ;       mov     eax, 0xffffffff
 484         mov     eax, 0xffffffff
 485         mov     ebx, GUEST_FS_LIMIT
 486         vmwrite ebx, eax
 487         jz      .error_code
 488         jc      .error
 489
 490 ;       mov     eax, 0xffffffff
 491         mov     eax, 0xffffffff
 492         mov     ebx, GUEST_GS_LIMIT
 493         vmwrite ebx, eax
 494         jz      .error_code
 495         jc      .error
 496
 497 ;       mov     eax, 0xffffffff
 498         mov     eax, 0x68fff
 499         mov     ebx, GUEST_TR_LIMIT
 500         vmwrite ebx, eax
 501         jz      .error_code
 502         jc      .error
 503
 504         mov     eax, VMX_SUCCESS
 505         jmp     .return
 506 .error
 507         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 508         jmp     .return
 509 .error_code
 510         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 511 .return
 512         pop     ebx
 513         pop     ebp
 514         ret
 515
 516
 517 align 8
 518 Init_VMCS_GuestState:
 519         push    ebp
 520         mov     ebp, esp
 521         push    ebx
 522
 523         mov     ebx, GUEST_CR3
 524         mov     eax, cr3
 525         vmwrite ebx, eax
 526         jz      .error_code
 527         jc      .error
 528
 529         call    InitGuestSelectors
 530         and     eax, 0xffffffff
 531         jz      .selDone
 532         jmp     .return
 533 .selDone
 534
 535         call    InitGuestDescRegs
 536         and     eax, 0xffffffff
 537         jz      .descRegsDone
 538         jmp     .return
 539 .descRegsDone
 540
 541         call    InitGuestSegBases
 542         and     eax, 0xffffffff
 543         jz      .descSegBasesDone
 544         jmp     .return
 545 .descSegBasesDone
 546
 547
 548         call    InitGuestSegsLimits
 549         and     eax, 0xffffffff
 550         jz      .segsLimitsDone
 551         jmp     .return
 552 .segsLimitsDone
 553
 554         call    InitGuestSegsAccess
 555         and     eax, 0xffffffff
 556         jz      .segsAccessDone
 557         jmp     .return
 558 .segsAccessDone
 559
 560         mov     ebx, GUEST_RSP
 561         mov     eax, esp
 562         vmwrite ebx, eax
 563         jz      .error_code
 564         jc      .error
 565
 566         mov     ebx, GUEST_RFLAGS
 567         mov     eax, dword 0x00000002
 568         vmwrite ebx, eax
 569         jz      .error_code
 570         jc      .error
 571
 572         mov     ebx, GUEST_DR7
 573         mov     eax, dword 0x00000400
 574         vmwrite ebx, eax
 575         jz      .error_code
 576         jc      .error
 577
 578         mov     eax, VMX_SUCCESS
 579         jmp     .return
 580 .error
 581         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 582         jmp     .return
 583 .error_code
 584         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 585 .return
 586         pop     ebx
 587         pop     ebp
 588         ret
 589
 590 ;
 591 ; Setup_VMCS_HostState
 592 ; Copy all of the host registers into the host state of a vmcs
 593 ;
 594
 595 align 8
 596 InitHostSelectors:
 597         push    ebp
 598         mov     ebp, esp
 599         push    ebx
 600         push    ebx
 601
 602         mov     ebx, VMCS_HOST_ES_SELECTOR
 603         mov     eax, es
 604         vmwrite ebx, eax
 605         jz      .error_code
 606         jc      .error
 607
 608         mov     ebx, VMCS_HOST_CS_SELECTOR
 609         mov     eax, cs
 610         vmwrite ebx, eax
 611         jz      .error_code
 612         jc      .error
 613
 614         mov     ebx, VMCS_HOST_SS_SELECTOR;
 615     PrintDebug("VMX revision: 0x%p\n", (void*)vmxon_ptr);
 616
 617     if (v3_enable_vmx(vmxon_ptr) == 0) {
 618         PrintDebug("VMX Enabled\n");
 619     } else {
 620         PrintError("VMX initialization failure\n");
 621         return;
 622     }
 623
 624
 625
 626         mov     eax, ss
 627         vmwrite ebx, eax
 628         jz      .error_code
 629         jc      .error
 630
 631         mov     ebx, VMCS_HOST_DS_SELECTOR
 632         mov     eax, ds
 633         vmwrite ebx, eax
 634         jz      .error_code
 635         jc      .error
 636
 637         mov     ebx, VMCS_HOST_FS_SELECTOR
 638         mov     eax, fs
 639         vmwrite ebx, eax
 640         jz      .error_code
 641         jc      .error
 642
 643         mov     ebx, VMCS_HOST_GS_SELECTOR
 644         mov     eax, gs
 645         vmwrite ebx, eax
 646         jz      .error_code
 647         jc      .error
 648
 649         str     [esp]
 650         mov     eax, [esp]
 651         mov     ebx, VMCS_HOST_TR_SELECTOR
 652         vmwrite ebx, eax
 653         jz      .error_code
 654         jc      .error
 655
 656         mov     eax, VMX_SUCCESS
 657         jmp     .return
 658 .error
 659         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 660         jmp     .return
 661 .error_code
 662         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 663 .return
 664         pop     ebx
 665         pop     ebx
 666         pop     ebp
 667         ret
 668 ret
 669
 670
 671
 672
 673
 674 align 8
 675 InitHostBaseRegs:
 676         push    ebp
 677         mov     ebp, esp
 678         push    ebx
 679         sub     esp, 6
 680
 681         sgdt    [esp]
 682         mov     eax, [esp+2]
 683         mov     ebx, HOST_GDTR_BASE
 684         vmwrite ebx, eax
 685         jz      .error_code
 686         jc      .error
 687
 688         sidt    [esp]
 689         mov     eax, [esp+2]
 690         mov     ebx, HOST_IDTR_BASE
 691         vmwrite ebx, eax
 692         jz      .error_code
 693         jc      .error
 694
 695
 696         mov     eax, dword 0
 697         mov     ebx, HOST_FS_BASE
 698         vmwrite ebx, eax
 699         jz      .error_code
 700         jc      .error
 701
 702         mov     eax, dword 0
 703         mov     ebx, HOST_GS_BASE
 704         vmwrite ebx, eax
 705         jz      .error_code
 706         jc      .error
 707
 708         mov     eax, dword 0
 709         mov     ebx, HOST_TR_BASE
 710         vmwrite ebx, eax
 711         jz      .error_code
 712         jc      .error
 713
 714         mov     eax, VMX_SUCCESS
 715         jmp     .return
 716 .error
 717         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 718         jmp     .return
 719 .error_code
 720         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 721 .return
 722
 723         add     esp, 6
 724         pop     ebx
 725         pop     ebp
 726         ret
 727
 728
 729 align 8
 730 Init_VMCS_HostState:
 731         push    ebp
 732         mov     ebp, esp
 733         push    ebx
 734
 735         mov     ebx, HOST_CR3
 736         mov     eax, cr3
 737         vmwrite ebx, eax
 738         jz      .error_code
 739         jc      .error
 740
 741
 742         mov     ebx, HOST_RSP
 743         mov     eax, esp
 744         vmwrite ebx, eax
 745         jz      .error_code
 746         jc      .error
 747
 748 ;       push    esp
 749         call    InitHostSelectors
 750         and     eax, 0xffffffff
 751         jz      .selDone
 752         jmp     .return
 753 .selDone
 754 ;       push    esp
 755         call    InitHostBaseRegs
 756         and     eax, 0xffffffff
 757         jz      .baseRegsDone
 758         jmp     .return
 759 .baseRegsDone
 760
 761
 762         mov     eax, VMX_SUCCESS
 763         jmp     .return
 764 .error
 765         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 766         jmp     .return
 767 .error_code
 768         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 769 .return
 770         pop     ebx
 771         pop     ebp
 772         ret
 773
 774 ;
 775 ; Launch_VM - inits a vmcs with an ip and launches it
 776 ; [eip = ebp + 8], [vmcs = ebp + 12]
 777 ; int Launch_VM(ullont_t VMCS, uint_t eip);
 778 ;
 779 align 8
 780 Launch_VM:
 781         push    ebp
 782         mov     ebp, esp
 783         push    ebx
 784         mov     ebx, dword 0
 785         vmclear [ebp+8]
 786         jz      .error_code
 787         jc      .error
 788         add     ebx, dword 1
 789         vmptrld [ebp+8]
 790         jz      .error_code
 791         jc      .error
 792         mov     eax, dword 0x0000681E
 793         add     ebx, dword 1
 794         vmwrite eax, [ebp+16]
 795         jz      .error_code
 796         jc      .error
 797         add     ebx, dword 1
 798         vmlaunch
 799         jz      .error_code
 800         jc      .error
 801         mov     eax, VMX_SUCCESS
 802         jmp     .return
 803 .error
 804         shl     ebx, 4
 805         mov     eax, VMX_FAIL_INVALID
 806         or      eax, ebx
 807         jmp     .return
 808 .error_code
 809         shl     ebx, 4
 810         mov     eax, VMX_FAIL_VALID
 811         or      eax, ebx
 812         mov     ebx, dword 0x00004400
 813         vmread  eax, ebx
 814 .return
 815         pop     ebx
 816         pop     ebp
 817
 818         ret
 819
 820
 821 %endif