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.


setting up framework for 64 bit shadow paging
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_ctrl_regs.c
index 4575f99..4cb40d8 100644 (file)
@@ -1,3 +1,22 @@
+/* 
+ * 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>
 #endif
 
 
+static int handle_lmsw(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_clts(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+
+static int handle_mov_to_cr0(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr0_32(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr0_32pae(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr0_64(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr0_64compat(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+
+static int handle_mov_to_cr3_32(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr3_32pae(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr3_64(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+static int handle_mov_to_cr3_64compat(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr);
+
 
 
 
 // First Attempt = 494 lines
 // current = 106 lines
-int handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
+int v3_handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
   int ret;
   struct x86_instr dec_instr;
 
@@ -36,96 +69,31 @@ int handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
     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) {
 
-  if (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", *real_cr0);     
-    *(uchar_t*)real_cr0 &= 0xf0;
-    *(uchar_t*)real_cr0 |= new_cr0_val;
-    PrintDebug("New CR0=%x\n", *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", *shadow_cr0); 
-      *(uchar_t*)shadow_cr0 &= 0xf0;
-      *(uchar_t*)shadow_cr0 |= new_cr0_val;
-      PrintDebug("New Shadow CR0=%x\n", *shadow_cr0);  
+    if (handle_lmsw(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
     }
-  } else if (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", *new_cr0, dec_instr.src_operand.size);
-
-
-       PrintDebug("Old CR0=%x\n", *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", *shadow_cr0);       
-         
-         real_cr0->et = 1;
-         
-         *shadow_cr0 = *new_cr0;
-         shadow_cr0->et = 1;
-         
-         if (get_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
-           struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.shadow_cr3);
-           
-           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",*shadow_cr0);
-       }
-       PrintDebug("New CR0=%x\n", *real_cr0);
+  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+
+    if (handle_mov_to_cr0(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
     }
 
-  } else if (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;
+  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_CLTS, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 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;
+    if (handle_clts(info, &dec_instr) == -1) {
+      return -1;
     }
+
   } else {
     PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_write\n");
     return -1;
@@ -137,10 +105,147 @@ int handle_cr0_write(struct guest_info * info) {
 }
 
 
+
+
+static int handle_mov_to_cr0(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintDebug("MOV2CR0\n");
+
+  switch (info->cpu_mode) {
+  case REAL:
+  case PROTECTED:
+    return handle_mov_to_cr0_32(info, dec_instr);    
+  case PROTECTED_PAE:
+    return handle_mov_to_cr0_32pae(info, dec_instr);
+  case LONG:
+    return handle_mov_to_cr0_64(info, dec_instr);
+  case LONG_32_COMPAT:
+    return handle_mov_to_cr0_64compat(info, dec_instr);
+  default:
+    PrintError("Invalid CPU Operating Mode: %d\n", info->cpu_mode);
+    return -1;
+
+  }
+}
+
+static int handle_mov_to_cr0_32pae(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintError("32 bit PAE mov to CR0 not implemented\n");
+  return -1;
+}
+
+static int handle_mov_to_cr0_64(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintError("64 bit mov to CR0 not implemented\n");
+  return -1;
+}
+
+static int handle_mov_to_cr0_64compat(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintError("64 bit compatibility mode move to CR0 not implemented\n");
+  return -1;
+}
+
+
+static int handle_mov_to_cr0_32(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  // 32 bit registers
+  struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+  struct cr0_32 * new_cr0 = (struct cr0_32 *)(dec_instr->src_operand.operand);
+  struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+  
+  PrintDebug("OperandVal = %x, length=%d\n", *(uint_t *)new_cr0, dec_instr->src_operand.size);
+  
+  PrintDebug("Old CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
+  PrintDebug("Old Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);      
+
+  // Guest always sees the value they wrote
+  *guest_cr0 = *new_cr0;
+
+  // This value must always be set to 1 
+  guest_cr0->et = 1;    
+
+  // Set the shadow register to catch non-virtualized flags
+  *shadow_cr0 = *guest_cr0;
+  
+
+  if (v3_get_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
+    /*    struct cr3_32 * guest_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+         info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)guest_cr3;
+    */
+    PrintDebug("Activating Shadow Page Tables\n");
+
+    if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
+      PrintError("Failed to activate shadow page tables\n");
+      return -1;
+    }
+  } else  {
+
+    if (v3_activate_passthrough_pt(info) == -1) {
+      PrintError("Failed to activate passthrough page tables\n");
+      return -1;
+    }
+    shadow_cr0->pg = 1;
+  }
+  
+  PrintDebug("New Guest CR0=%x\n",*(uint_t *)guest_cr0);
+  
+  PrintDebug("New CR0=%x\n", *(uint_t *)shadow_cr0);
+  
+  return 0;
+}
+
+
+
+
+static int handle_clts(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  // 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 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+    guest_cr0->ts = 0;
+  }
+  return 0;
+}
+
+
+static int handle_lmsw(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+ 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);
+ // We can just copy the new value through
+ // we don't need to virtualize the lower 4 bits
+ 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 Shadow paging is enabled we push the changes to the virtualized copy of cr0
+ if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
+   struct cr0_real * guest_cr0 = (struct cr0_real*)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+   
+   PrintDebug("Old Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);     
+   *(uchar_t*)guest_cr0 &= 0xf0;
+   *(uchar_t*)guest_cr0 |= new_cr0_val;
+   PrintDebug("New Guest CR0=%x\n", *(uint_t *)guest_cr0);     
+ }
+ return 0;
+}
+
+
+
+
+
 // First attempt = 253 lines
 // current = 51 lines
-int handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
+int v3_handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
   int ret;
   struct x86_instr dec_instr;
 
@@ -150,45 +255,38 @@ int handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
     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 (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);
-    
+  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOVCR2, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    struct cr0_32 * dst_reg = (struct cr0_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+    struct cr0_32 * shadow_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+
     PrintDebug("MOVCR2\n");
-    PrintDebug("CR0 at 0x%x\n", real_cr0);
 
     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
-      *virt_cr0 = *(struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+      struct cr0_32 * guest_cr0 = (struct cr0_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr0);
+      *dst_reg = *guest_cr0;
     } else {
-      *virt_cr0 = *real_cr0;
+      *dst_reg = *shadow_cr0;
     }
-    
-    PrintDebug("real CR0: %x\n", *(uint_t*)real_cr0);
-    PrintDebug("returned CR0: %x\n", *(uint_t*)virt_cr0);
-  } else if (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("Shadow CR0: %x\n", *(uint_t*)shadow_cr0);    
+    PrintDebug("returned CR0: %x\n", *(uint_t*)dst_reg);
+  } else if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_SMSW, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+    struct cr0_real * shadow_cr0 = (struct cr0_real *)&(info->ctrl_regs.cr0);
+    struct cr0_real * dst_reg = (struct cr0_real *)(dec_instr.dst_operand.operand);
+    char cr0_val = *(char*)shadow_cr0 & 0x0f;
     
     PrintDebug("SMSW\n");
 
-    PrintDebug("CR0 at 0x%x\n", real_cr0);
-
-    *(char *)virt_cr0 &= 0xf0;
-    *(char *)virt_cr0 |= cr0_val;
+    // The lower 4 bits of the guest/shadow CR0 are mapped through
+    // We can treat nested and shadow paging the same here
+    *(char *)dst_reg &= 0xf0;
+    *(char *)dst_reg |= cr0_val;
     
   } else {
     PrintError("Unhandled opcode in handle_cr0_read\n");
@@ -202,11 +300,12 @@ int handle_cr0_read(struct guest_info * info) {
 
 
 
-// First Attemp = 256 lines
+
+// First Attempt = 256 lines
 // current = 65 lines
-int handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
+int v3_handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
   int ret;
-  char instr[15];
+  uchar_t instr[15];
   struct x86_instr dec_instr;
 
   if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) { 
@@ -215,69 +314,53 @@ int handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
     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 (opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
-
+  if (v3_opcode_cmp(V3_OPCODE_MOV2CR, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
     PrintDebug("MOV2CR3\n");
 
-    PrintDebug("CR3 at 0x%x\n", &(info->ctrl_regs.cr3));
+    if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
+      // All we do is update the guest 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 = cache_page_tables32(info, CR3_TO_PDE32(*(addr_t *)new_cr3));
-      if (cached == -1) {
-       PrintError("CR3 Cache failed\n");
-       return -1;
-      } else if (cached == 0) {
-
-
-       addr_t shadow_pt;
-
-       
-       PrintDebug("New CR3 is different - flushing shadow page table\n");      
-       
-       delete_page_tables_pde32((pde32_t *)CR3_TO_PDE32(*(uint_t*)shadow_cr3));
-       
-       shadow_pt =  create_new_shadow_pt32();
-       
-       shadow_cr3->pdt_base_addr = PD32_BASE_ADDR(shadow_pt);    
+      if (info->cpu_mode == LONG) {
+       struct cr3_64 * new_cr3 = (struct cr3_64 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+       struct cr3_64 * guest_cr3 = (struct cr3_64 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
+       *guest_cr3 = *new_cr3;
       } else {
-       PrintDebug("Reusing cached shadow Page table\n");
+       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);
+       *guest_cr3 = *new_cr3;
       }
-      
-      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 {
+
+      switch (info->cpu_mode) {
+      case PROTECTED:
+       if (handle_mov_to_cr3_32(info, &dec_instr) == -1) {
+         return -1;
+       }
+       break;
+      case PROTECTED_PAE:
+       if (handle_mov_to_cr3_32pae(info, &dec_instr) == -1) {
+         return -1;
+       }
+       break;
+      case LONG:
+       if (handle_mov_to_cr3_64(info, &dec_instr) == -1) {
+         return -1;
+       }
+       break;
+      case LONG_32_COMPAT:
+       if (handle_mov_to_cr3_64compat(info, &dec_instr) == -1) {
+         return -1;
+       }
+       break;
+      default:
+       PrintError("Unhandled CPU mode: %d\n", info->cpu_mode);
+       return -1;
       }
     }
   } else {
@@ -292,10 +375,60 @@ int handle_cr3_write(struct guest_info * info) {
 
 
 
+
+
+
+
+static int handle_mov_to_cr3_32(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  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);
+#ifdef DEBUG_CTRL_REGS
+    struct cr3_32 * shadow_cr3 = (struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);    
+#endif
+
+    PrintDebug("Old Shadow CR3=%x; Old Guest CR3=%x\n", 
+              *(uint_t*)shadow_cr3, *(uint_t*)guest_cr3);
+    
+
+    // Store the write value to virtualize CR3
+    *guest_cr3 = *new_cr3;    
+    
+    if (v3_activate_shadow_pt(info) == -1) {
+      PrintError("Failed to activate 32 bit shadow page table\n");
+      return -1;
+    }
+
+    PrintDebug("New Shadow CR3=%x; New Guest CR3=%x\n", 
+              *(uint_t*)shadow_cr3, *(uint_t*)guest_cr3);    
+  }
+  return 0;
+}
+
+
+static int handle_mov_to_cr3_32pae(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintError("32 Bit PAE mode Mov to CR3 not implemented\n");
+  return -1;
+}
+
+static int handle_mov_to_cr3_64(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintError("Long mode Mov to CR3 not implemented\n");
+  return -1;
+}
+
+static int handle_mov_to_cr3_64compat(struct guest_info * info, struct x86_instr * dec_instr) {
+  PrintError("Long compatiblity mode move to CR3 not implemented\n");
+  return -1;
+}
+
+
+
 // first attempt = 156 lines
 // current = 36 lines
-int handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
-  char instr[15];
+int v3_handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
+  uchar_t instr[15];
   int ret;
   struct x86_instr dec_instr;
 
@@ -305,41 +438,176 @@ int handle_cr3_read(struct guest_info * info) {
     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 (opcode_cmp(V3_OPCODE_MOVCR2, (const uchar_t *)(dec_instr.opcode)) == 0) {
+  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);
+    struct cr3_32 * dst_reg = (struct cr3_32 *)(dec_instr.dst_operand.operand);
 
-    PrintDebug("CR3 at 0x%x\n", &(info->ctrl_regs.cr3));
+    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);
+      *dst_reg = *(struct cr3_32 *)&(info->shdw_pg_state.guest_cr3);
     } else {
-      *virt_cr3 = *(struct cr3_32 *)&(info->ctrl_regs.cr3);
+      *dst_reg = *(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;
+}
+
+
+// We don't need to virtualize CR4, all we need is to detect the activation of PAE
+int v3_handle_cr4_read(struct guest_info * info) {
+  //  PrintError("CR4 Read not handled\n");
+  // Do nothing...
+  return 0;
+}
+
+int v3_handle_cr4_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);
+  }
+
+  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) {
+    PrintError("Invalid opcode in write to CR4\n");
+    return -1;
+  }
+
+  if ((info->cpu_mode == PROTECTED) || (info->cpu_mode == PROTECTED_PAE)) {
+    struct cr4_32 * new_cr4 = (struct cr4_32 *)(dec_instr.src_operand.operand);
+    struct cr4_32 * cr4 = (struct cr4_32 *)&(info->ctrl_regs.cr4);
+    
+    PrintDebug("OperandVal = %x, length = %d\n", *(uint_t *)new_cr4, dec_instr.src_operand.size);
+    PrintDebug("Old CR4=%x\n", *(uint_t *)cr4);
+
+    if ((info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) && 
+       (v3_get_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM)) {
+
+      if ((cr4->pae == 0) && (new_cr4->pae == 1)) {
+       PrintDebug("Creating PAE passthrough tables\n");
+
+       // Delete the old 32 bit direct map page tables
+       delete_page_tables_32((pde32_t *)V3_VAddr((void *)(info->direct_map_pt)));
+
+       // create 32 bit PAE direct map page table
+       info->direct_map_pt = (addr_t)V3_PAddr(create_passthrough_pts_32PAE(info));
+
+       // reset cr3 to new page tables
+       info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
+
+      } else if ((cr4->pae == 1) && (new_cr4->pae == 0)) {
+       // Create passthrough standard 32bit pagetables
+       return -1;
+      }
+    }
+
+    *cr4 = *new_cr4;
+    PrintDebug("New CR4=%x\n", *(uint_t *)cr4);
+
+  } else {
+    PrintError("CR4 write not supported in CPU_MODE: %d\n", info->cpu_mode);
+    return -1;
+  }
 
   info->rip += dec_instr.instr_length;
+  return 0;
+}
 
+
+int v3_handle_efer_read(uint_t msr, struct v3_msr * dst, void * priv_data) {
+  struct guest_info * info = (struct guest_info *)(priv_data);
+  PrintDebug("EFER Read\n");
+
+  dst->value = info->guest_efer.value;
+
+  info->rip += 2; // WRMSR/RDMSR are two byte operands
   return 0;
 }
 
 
+int v3_handle_efer_write(uint_t msr, struct v3_msr src, void * priv_data) {
+  struct guest_info * info = (struct guest_info *)(priv_data);
+  struct efer_64 * new_efer = (struct efer_64 *)&(src.value);
+  struct efer_64 * shadow_efer = (struct efer_64 *)&(info->ctrl_regs.efer);
+  struct v3_msr * guest_efer = &(info->guest_efer);
 
+  PrintDebug("EFER Write\n");
+  PrintDebug("Old EFER=%p\n", (void *)*(addr_t*)(shadow_efer));
 
+  // We virtualize the guests efer to hide the SVME and LMA bits
+  guest_efer->value = src.value;
+
+  if ((info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) && 
+      (v3_get_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM)) {
+    
+    if ((shadow_efer->lme == 0) && (new_efer->lme == 1)) {
+      PrintDebug("Transition to longmode\n");
+      PrintDebug("Creating Passthrough 64 bit page tables\n");
+      
+      // Delete the old 32 bit direct map page tables
+      /* 
+       * JRL BUG? 
+       * Will these page tables always be in PAE format?? 
+       */
+      PrintDebug("Deleting old PAE Page tables\n");
+      PrintError("JRL BUG?: Will the old page tables always be in PAE format??\n");
+      delete_page_tables_32PAE((pdpe32pae_t *)V3_VAddr((void *)(info->direct_map_pt)));
+      
+      // create 64 bit direct map page table
+      info->direct_map_pt = (addr_t)V3_PAddr(create_passthrough_pts_64(info));
+      
+      // reset cr3 to new page tables
+      info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
+      
+      // We mark the Long Mode active  because we have paging enabled
+      // We do this in new_efer because we copy the msr in full below
+      new_efer->lma = 1;
+      
+    } else if ((shadow_efer->lme == 1) && (new_efer->lme == 0)) {
+      // transition out of long mode
+      //((struct efer_64 *)&(info->guest_efer.value))->lme = 0;
+      //((struct efer_64 *)&(info->guest_efer.value))->lma = 0;
+      
+      return -1;
+    }
+
+    // accept all changes to the efer, but make sure that the SVME bit is set... (SVM specific)
+    *shadow_efer = *new_efer;
+    shadow_efer->svme = 1;
+    
+
+
+    PrintDebug("New EFER=%p\n", (void *)*(addr_t *)(shadow_efer));
+  } else {
+    PrintError("Write to EFER in NESTED_PAGING or VIRTUAL_MEM mode not supported\n");
+    // Should probably just check for a long mode transition, and bomb out if it is
+    return -1;
+  }
+
+  info->rip += 2; // WRMSR/RDMSR are two byte operands
+
+  return 0;
+}