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.


Release 1.0
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_ctrl_regs.c
diff --git a/palacios/src/palacios/vmm_ctrl_regs.c b/palacios/src/palacios/vmm_ctrl_regs.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f56c5a6
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,363 @@
+/* 
+ * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
+ * by the V3VEE Project with funding from the United States National 
+ * Science Foundation and the Department of Energy.  
+ *
+ * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
+ * and the University of New Mexico.  You can find out more at 
+ * http://www.v3vee.org
+ *
+ * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu> 
+ * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org> 
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
+ *
+ * This is free software.  You are permitted to use,
+ * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
+ */
+
+#include <palacios/vmm_mem.h>
+#include <palacios/vmm.h>
+#include <palacios/vmcb.h>
+#include <palacios/vmm_decoder.h>
+#include <palacios/vm_guest_mem.h>
+#include <palacios/vmm_ctrl_regs.h>
+
+
+
+/* Segmentation is a problem here...
+ *
+ * When we get a memory operand, presumably we use the default segment (which is?) 
+ * unless an alternate segment was specfied in the prefix...
+ */
+
+
+#ifndef DEBUG_CTRL_REGS
+#undef PrintDebug
+#define PrintDebug(fmt, args...)
+#endif
+
+
+// First Attempt = 494 lines
+// current = 106 lines
+int v3_handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
+
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
+    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
+
+  /* The IFetch will already have faulted in the necessary bytes for the full instruction
+    if (ret != 15) {
+    // I think we should inject a GPF into the guest
+    PrintError("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
+    return -1;
+    }
+  */
+
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
+
+
+  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_LMSW, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    struct cr0_real *real_cr0  = (struct cr0_real*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+    struct cr0_real *new_cr0 = (struct cr0_real *)(dec_instr.src_operand.operand);     
+    uchar_t new_cr0_val;
+
+    PrintDebug("LMSW\n");
+
+    new_cr0_val = (*(char*)(new_cr0)) & 0x0f;
+    
+    PrintDebug("OperandVal = %x\n", new_cr0_val);
+
+    PrintDebug("Old CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);   
+    *(uchar_t*)real_cr0 &= 0xf0;
+    *(uchar_t*)real_cr0 |= new_cr0_val;
+    PrintDebug("New CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);   
+      
+
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      struct cr0_real * shadow_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+      
+      PrintDebug(" Old Shadow CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);       
+      *(uchar_t*)shadow_cr0 &= 0xf0;
+      *(uchar_t*)shadow_cr0 |= new_cr0_val;
+      PrintDebug("New Shadow CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);        
+    }
+  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    PrintDebug("MOV2CR0\n");
+
+    if (info->cpu_mode == LONG) {
+      // 64 bit registers
+    } else {
+      // 32 bit registers
+       struct cr0_32 *real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+       struct cr0_32 *new_cr0= (struct cr0_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+
+       PrintDebug("OperandVal = %x, length=%d\n", *(uint_t *)new_cr0, dec_instr.src_operand.size);
+
+
+       PrintDebug("Old CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);
+       *real_cr0 = *new_cr0;
+       
+
+       if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+         struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+         
+         PrintDebug("Old Shadow CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);     
+         
+         real_cr0->et = 1;
+         
+         *shadow_cr0 = *new_cr0;
+         shadow_cr0->et = 1;
+         
+         if (v3_get_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
+           struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
+           PrintDebug("Setting up Shadow Page Table\n");
+           info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)shadow_cr3;
+         } else  {
+           info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
+           real_cr0->pg = 1;
+         }
+         
+         PrintDebug("New Shadow CR0=%x\n",*(uint_t *)shadow_cr0);
+       }
+       PrintDebug("New CR0=%x\n", *(uint_t *)real_cr0);
+    }
+
+  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_CLTS, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    // CLTS
+    struct cr0_32 *real_cr0 = (struct cr0_32*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+       
+    real_cr0->ts = 0;
+
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+      shadow_cr0->ts = 0;
+    }
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_write\n");
+    return -1;
+  }
+
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
+
+  return 0;
+}
+
+
+// First attempt = 253 lines
+// current = 51 lines
+int v3_handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
+
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
+    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
+
+  /* The IFetch will already have faulted in the necessary bytes for the full instruction
+     if (ret != 15) {
+     // I think we should inject a GPF into the guest
+     PrintError("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
+     return -1;
+     }
+  */
+
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
+  
+  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOVCR2, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    struct cr0_32 * virt_cr0 = (struct cr0_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+    struct cr0_32 * real_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+    
+    PrintDebug("MOVCR2\n");
+    PrintDebug("CR0 at 0x%p\n", (void *)real_cr0);
+
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      *virt_cr0 = *(struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+    } else {
+      *virt_cr0 = *real_cr0;
+    }
+    
+    PrintDebug("real CR0: %x\n", *(uint_t*)real_cr0);
+    PrintDebug("returned CR0: %x\n", *(uint_t*)virt_cr0);
+  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_SMSW, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    struct cr0_real *real_cr0= (struct cr0_real*)&(info->ctrl_regs.cr0);
+    struct cr0_real *virt_cr0 = (struct cr0_real *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+    char cr0_val = *(char*)real_cr0 & 0x0f;
+    
+    PrintDebug("SMSW\n");
+
+    PrintDebug("CR0 at 0x%p\n", real_cr0);
+
+    *(char *)virt_cr0 &= 0xf0;
+    *(char *)virt_cr0 |= cr0_val;
+    
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_read\n");
+    return -1;
+  }
+
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
+
+  return 0;
+}
+
+
+
+// First Attempt = 256 lines
+// current = 65 lines
+int v3_handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
+  int ret;
+  uchar_t instr[15];
+  struct x86_instr dec_instr;
+
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
+    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
+
+  /* The IFetch will already have faulted in the necessary bytes for the full instruction
+     if (ret != 15) {
+     // I think we should inject a GPF into the guest
+     PrintError("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
+     return -1;
+     }
+  */
+
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
+
+  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+
+    PrintDebug("MOV2CR3\n");
+
+    PrintDebug("CR3 at 0x%p\n", &(info->ctrl_regs.cr3));
+
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      struct cr3_32 * new_cr3 = (struct cr3_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);      
+      struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+      struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
+      int cached = 0;
+      
+
+      PrintDebug("Old Shadow CR3=%x; Old Guest CR3=%x\n", 
+                *(uint_t*)shadow_cr3, *(uint_t*)guest_cr3);
+      
+
+
+      cached = v3_cache_page_tables32(info, (addr_t)V3_PAddr((void *)(addr_t)CR3_TO_PDE32((void *)*(addr_t *)new_cr3)));
+       
+      if (cached == -1) {
+       PrintError("CR3 Cache failed\n");
+       return -1;
+      } else if (cached == 0) {
+       addr_t shadow_pt;
+       
+       if( info->mem_mode == VIRTUAL_MEM )
+       {
+               PrintDebug("New CR3 is different - flushing shadow page table %p\n", shadow_cr3 );      
+       
+               delete_page_tables_pde32((pde32_t *)CR3_TO_PDE32(*(uint_t*)shadow_cr3));
+       }
+       
+       shadow_pt =  v3_create_new_shadow_pt32();
+       
+       shadow_cr3->pdt_base_addr = (addr_t)V3_PAddr((void *)(addr_t)PD32_BASE_ADDR(shadow_pt));
+       PrintDebug( "Created new shadow page table %p\n", shadow_cr3->pdt_base_addr );
+       //PrintDebugPageTables( (pde32_t *)CR3_TO_PDE32(*(uint_t*)shadow_cr3) );
+
+
+      } else {
+       PrintDebug("Reusing cached shadow Page table\n");
+      }
+      
+      
+      shadow_cr3->pwt = new_cr3->pwt;
+      shadow_cr3->pcd = new_cr3->pcd;
+      
+      // What the hell...
+      *guest_cr3 = *new_cr3;
+      
+      PrintDebug("New Shadow CR3=%x; New Guest CR3=%x\n", 
+                *(uint_t*)shadow_cr3, *(uint_t*)guest_cr3);
+
+      if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
+       // If we aren't in paged mode then we have to preserve the identity mapped CR3
+       info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)shadow_cr3;
+      }
+    }
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr3_write\n");
+    return -1;
+  }
+
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
+
+  return 0;
+}
+
+
+
+// first attempt = 156 lines
+// current = 36 lines
+int v3_handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
+  int ret;
+  struct x86_instr dec_instr;
+
+  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
+    ret = read_guest_pa_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  } else { 
+    ret = read_guest_va_memory(info, get_addr_linear(info, info->rip, &(info->segments.cs)), 15, instr);
+  }
+
+  /* The IFetch will already have faulted in the necessary bytes for the full instruction
+     if (ret != 15) {
+     // I think we should inject a GPF into the guest
+     PrintError("Could not read instruction (ret=%d)\n", ret);
+     return -1;
+     }
+  */
+
+  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+    PrintError("Could not decode instruction\n");
+    return -1;
+  }
+
+  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOVCR2, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    PrintDebug("MOVCR32\n");
+    struct cr3_32 * virt_cr3 = (struct cr3_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+
+    PrintDebug("CR3 at 0x%p\n", &(info->ctrl_regs.cr3));
+
+    if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+      *virt_cr3 = *(struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+    } else {
+      *virt_cr3 = *(struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
+    }
+  } else {
+    PrintError("Unhandled opcode in handle_cr3_read\n");
+    return -1;
+  }
+
+  info->rip += dec_instr.instr_length;
+
+  return 0;
+}