Palacios Public Git Repository

To checkout Palacios execute

  git clone http://v3vee.org/palacios/palacios.web/palacios.git
This will give you the master branch. You probably want the devel branch or one of the release branches. To switch to the devel branch, simply execute
  cd palacios
  git checkout --track -b devel origin/devel
The other branches are similar.


more work on the memory system
[palacios.git] / palacios / include / geekos / vmm_paging.h
index b97d835..5c7952b 100644 (file)
 #ifndef __VMM_PAGING_H
 #define __VMM_PAGING_H
 
-#include <geekos/ktypes.h>
 
+#include <geekos/ktypes.h>
 
+#include <geekos/vm_guest.h>
 
 #include <geekos/vmm_mem.h>
 #include <geekos/vmm_util.h>
 
-#define MAX_PAGE_TABLE_ENTRIES      1024
-#define MAX_PAGE_DIR_ENTRIES        1024
-
-
-#define PAGE_DIRECTORY_INDEX(x)  ((((uint_t)x) >> 22) & 0x3ff)
-#define PAGE_TABLE_INDEX(x)      ((((uint_t)x) >> 12) & 0x3ff)
-#define PAGE_OFFSET(x)           ((((uint_t)x) & 0xfff))
-
-#define PAGE_ALLIGNED_ADDR(x)   (((uint_t) (x)) >> 12)
-#define PAGE_ADDR(x)   (PAGE_ALLIGNED_ADDR(x) << 12)
+/*
+
+In the following, when we say "page table", we mean the whole 2 or 4 layer
+page table (PDEs, PTEs), etc.
+
+
+guest-visible paging state
+ This is the state that the guest thinks the machine is using
+ It consists of
+   - guest physical memory
+       The physical memory addresses the guest is allowed to use
+       (see shadow page maps, below)
+   - guest page tables 
+       (we care about when the current one changes)
+   - guest paging registers (these are never written to hardware)
+        CR0
+        CR3
+
+
+shadow paging state
+ This the state that the machine will actually use when the guest
+ is running.  It consists of:
+   - current shadow page table
+        This is the page table actually useed when the guest is running.
+        It is changed/regenerated when the guest page table changes
+        It mostly reflects the guest page table, except that it restricts 
+        physical addresses to those the VMM allocates to the guest.
+   - shadow page maps
+        This is a mapping from guest physical memory addresses to
+        the current location of the guest physical memory content.   
+        It maps from regions of physical memory addresses to regions 
+        located in physical memory or elsewhere.  
+        (8192,16384) -> MEM(8912,...)
+        (0,8191) -> DISK(65536,..) 
+   - guest paging registers (these are written to guest state)
+        CR0
+        CR3
+
+host paging state
+  This is the state we expect to be operative when the VMM is running.
+  Typically, this is set up by the host os into which we have embedded
+  the VMM, but we include the description here for clarity.
+    - current page table
+        This is the page table we use when we are executing in 
+        the VMM (or the host os)
+    - paging regisers
+        CR0
+        CR3
+
+
+The reason why the shadow paging state and the host paging state are
+distinct is to permit the guest to use any virtual address it wants,
+irrespective of the addresses the VMM or the host os use.  These guest
+virtual addresses are reflected in the shadow paging state.  When we
+exit from the guest, we switch to the host paging state so that any
+virtual addresses that overlap between the guest and VMM/host now map
+to the physical addresses epxected by the VMM/host.  On AMD SVM, this
+switch is done by the hardware.  On Intel VT, the switch is done
+by the hardware as well, but we are responsible for manually updating
+the host state in the vmcs before entering the guest.
+
+
+*/
+
+
+
+
+#define MAX_PTE32_ENTRIES          1024
+#define MAX_PDE32_ENTRIES          1024
+
+#define MAX_PTE64_ENTRIES          512
+#define MAX_PDE64_ENTRIES          512
+#define MAX_PDPE64_ENTRIES         512
+#define MAX_PML4E64_ENTRIES        512
+
+#define PDE32_INDEX(x)  ((((uint_t)x) >> 22) & 0x3ff)
+#define PTE32_INDEX(x)  ((((uint_t)x) >> 12) & 0x3ff)
+
+
+#define PAGE_ALIGNED_ADDR(x)   (((uint_t) (x)) >> 12)
+
+#ifndef PAGE_ADDR
+#define PAGE_ADDR(x)   (PAGE_ALIGNED_ADDR(x) << 12)
+#endif
+#define PAGE_OFFSET(x)  ((((uint_t)x) & 0xfff))
 
 #define PAGE_POWER 12
 
+#define CR3_TO_PDE32(cr3) (((ulong_t)cr3) & 0xfffff000)
+#define CR3_TO_PDPTRE(cr3) (((ulong_t)cr3) & 0xffffffe0)
+#define CR3_TO_PML4E64(cr3)  (((ullong_t)cr3) & 0x000ffffffffff000)
+
 #define VM_WRITE     1
 #define VM_USER      2
 #define VM_NOCACHE   8
 #define VM_EXEC      0
 
 
-#define GUEST_PAGE   0x0
-#define SHARED_PAGE  0x1
+/* PDE 32 bit PAGE STRUCTURES */
+typedef enum {NOT_PRESENT, PTE32, LARGE_PAGE} pde32_entry_type_t;
 
-typedef struct pde {
+typedef struct pde32 {
   uint_t present         : 1;
   uint_t flags           : 4;
   uint_t accessed        : 1;
@@ -40,9 +120,9 @@ typedef struct pde {
   uint_t global_page     : 1;
   uint_t vmm_info        : 3;
   uint_t pt_base_addr    : 20;
-} vmm_pde_t;
+} pde32_t;
 
-typedef struct pte {
+typedef struct pte32 {
   uint_t present         : 1;
   uint_t flags           : 4;
   uint_t accessed        : 1;
@@ -51,14 +131,109 @@ typedef struct pte {
   uint_t global_page     : 1;
   uint_t vmm_info        : 3;
   uint_t page_base_addr  : 20;
-} vmm_pte_t;
+} pte32_t;
+/* ***** */
+
+/* 32 bit PAE PAGE STRUCTURES */
+
+//
+// Fill in
+//
+
+/* ********** */
+
+
+/* LONG MODE 64 bit PAGE STRUCTURES */
+typedef struct pml4e64 {
+  uint_t present        : 1;
+  uint_t writable       : 1;
+  uint_t user           : 1;
+  uint_t pwt            : 1;
+  uint_t pcd            : 1;
+  uint_t accessed       : 1;
+  uint_t reserved       : 1;
+  uint_t zero           : 2;
+  uint_t vmm_info       : 3;
+  uint_t pdp_base_addr_lo : 20;
+  uint_t pdp_base_addr_hi : 20;
+  uint_t available      : 11;
+  uint_t no_execute     : 1;
+} pml4e64_t;
+
+
+typedef struct pdpe64 {
+  uint_t present        : 1;
+  uint_t writable       : 1;
+  uint_t user           : 1;
+  uint_t pwt            : 1;
+  uint_t pcd            : 1;
+  uint_t accessed       : 1;
+  uint_t reserved       : 1;
+  uint_t large_pages    : 1;
+  uint_t zero           : 1;
+  uint_t vmm_info       : 3;
+  uint_t pd_base_addr_lo : 20;
+  uint_t pd_base_addr_hi : 20;
+  uint_t available      : 11;
+  uint_t no_execute     : 1;
+} pdpe64_t;
+
+
+
+
+typedef struct pde64 {
+  uint_t present         : 1;
+  uint_t flags           : 4;
+  uint_t accessed        : 1;
+  uint_t reserved        : 1;
+  uint_t large_pages     : 1;
+  uint_t reserved2       : 1;
+  uint_t vmm_info        : 3;
+  uint_t pt_base_addr_lo    : 20;
+  uint_t pt_base_addr_hi : 20;
+  uint_t available       : 11;
+  uint_t no_execute      : 1;
+} pde64_t;
+
+typedef struct pte64 {
+  uint_t present         : 1;
+  uint_t flags           : 4;
+  uint_t accessed        : 1;
+  uint_t dirty           : 1;
+  uint_t pte_attr        : 1;
+  uint_t global_page     : 1;
+  uint_t vmm_info        : 3;
+  uint_t page_base_addr_lo  : 20;
+  uint_t page_base_addr_hi : 20;
+  uint_t available       : 11;
+  uint_t no_execute      : 1;
+} pte64_t;
+
+/* *************** */
+
+
+typedef enum { PDE32 } paging_mode_t;
+
+
+
+pde32_t * create_passthrough_pde32_pts(guest_info_t * guest_info);
+
+
+void delete_page_tables_pde32(pde32_t * pde);
+
+
+pde32_entry_type_t pde32_lookup(pde32_t * pde, addr_t addr, addr_t * entry);
+int pte32_lookup(pte32_t * pte, addr_t addr, addr_t * entry);
+
+
+
+
+
 
 
-vmm_pde_t * generate_guest_page_tables(vmm_mem_layout_t * layout, vmm_mem_list_t * list);
 
-void free_guest_page_tables(vmm_pde_t * pde);
 
-void PrintDebugPageTables(vmm_pde_t * pde);
+void PrintDebugPageTables(pde32_t * pde);