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.


Functional 2 core linux guest
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_direct_paging_64.h
index a0408d9..c4c41e3 100644 (file)
 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
 #include <palacios/vm_guest.h>
 
-
+// Reference: AMD Software Developer Manual Vol.2 Ch.5 "Page Translation and Protection"
 
 static inline int handle_passthrough_pagefault_64(struct guest_info * info, 
                                                  addr_t fault_addr, 
                                                  pf_error_t error_code) {
-    pml4e64_t * pml = NULL;
-    pdpe64_t * pdpe = NULL;
-    pde64_t * pde = NULL;
-    pte64_t * pte = NULL;
-    addr_t host_addr = 0;
-
-    int pml_index = PML4E64_INDEX(fault_addr);
+    pml4e64_t * pml      = NULL;
+    pdpe64_t * pdpe      = NULL;
+    pde64_t * pde        = NULL;
+    pde64_2MB_t * pde2mb = NULL;
+    pte64_t * pte        = NULL;
+    addr_t host_addr     = 0;
+
+    int pml_index  = PML4E64_INDEX(fault_addr);
     int pdpe_index = PDPE64_INDEX(fault_addr);
-    int pde_index = PDE64_INDEX(fault_addr);
-    int pte_index = PTE64_INDEX(fault_addr);
-
-
-    
+    int pde_index  = PDE64_INDEX(fault_addr);
+    int pte_index  = PTE64_INDEX(fault_addr);
 
     struct v3_mem_region * region =  v3_get_mem_region(info->vm_info, info->cpu_id, fault_addr);
-  
+    struct v3_mem_region * base_reg = &(info->vm_info->mem_map.base_region);
+
+    /* If the guest has been configured for 2MiB pages, then we must check for hooked regions of
+     * memory which may overlap with the 2MiB page containing the faulting address (due to
+     * potentially differing access policies in place for e.g. i/o devices and APIC). A 2MiB page
+     * can be used if a) no region overlaps the page [or b) a region does overlap but fully contains
+     * the page]. The [bracketed] text pertains to the #if 0'd code below, state D. TODO modify this
+     * note if someone decides to enable this optimization. It can be tested with the SeaStar
+     * mapping.
+     *
+     * Examples: (CAPS regions are returned by v3_get_next_mem_region; state A returns the base reg)
+     *
+     *    |region| |region|                               2MiB mapped (state A)
+     *                   |reg|          |REG|             2MiB mapped (state B)
+     *   |region|     |reg|   |REG| |region|   |reg|      4KiB mapped (state C)
+     *        |reg|  |reg|   |--REGION---|                [2MiB mapped (state D)]
+     * |--------------------------------------------|     RAM
+     *                             ^                      fault addr
+     * |----|----|----|----|----|page|----|----|----|     2MB pages
+     *                           >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>     search space
+     */
+    addr_t pg_start = 0UL, pg_end = 0UL; // 2MiB page containing the faulting address
+    struct v3_mem_region * pg_next_reg = NULL; // next immediate mem reg after page start addr
+    bool use_large_page = false;
+
     if (region == NULL) {
-       PrintError("Invalid region in passthrough page fault 64, addr=%p\n", 
-                  (void *)fault_addr);
+       PrintError("%s: invalid region, addr=%p\n", __FUNCTION__, (void *)fault_addr);
        return -1;
     }
 
+    // set use_large_page here
+    if (info->vm_info->paging_size == PAGING_2MB) {
+
+       // guest page maps to a host page + offset (so when we shift, it aligns with a host page)
+       pg_start = PAGE_ADDR_2MB(fault_addr);
+       pg_end = (pg_start + PAGE_SIZE_2MB);
+
+       PrintDebug("%s: page   [%p,%p) contains address\n", __FUNCTION__, (void *)pg_start, (void *)pg_end);
+
+       pg_next_reg = v3_get_next_mem_region(info->vm_info, info->cpu_id, pg_start);
+
+       if (pg_next_reg == NULL) {
+           PrintError("%s: Error: address not in base region, %p\n", __FUNCTION__, (void *)fault_addr);
+           return -1;
+       }
+
+       if ((pg_next_reg->guest_start == base_reg->guest_start) &&
+               (pg_next_reg->guest_end == base_reg->guest_end)) { // next region == base region
+           use_large_page = 1; // State A
+       } else {
+#if 0       // State B/C and D optimization
+           use_large_page = (pg_next_reg->guest_end >= pg_end) &&
+               ((pg_next_reg->guest_start >= pg_end) || (pg_next_reg->guest_start <= pg_start));
+           PrintDebug("%s: region [%p,%p) %s partial overlap with page\n", __FUNCTION__,
+                   (void *)pg_next_reg->guest_start, (void *)pg_next_reg->guest_end,
+                   (use_large_page ? "does not have" : "has"));
+#else       // State B/C
+           use_large_page = (pg_next_reg->guest_start >= pg_end);
+           PrintDebug("%s: region [%p,%p) %s overlap with page\n", __FUNCTION__,
+                   (void *)pg_next_reg->guest_start, (void *)pg_next_reg->guest_end,
+                   (use_large_page ? "does not have" : "has"));
+#endif
+       }
+    }
+
+    PrintDebug("%s: Address gets a 2MiB page? %s\n", __FUNCTION__, (use_large_page ? "yes" : "no"));
+
     // Lookup the correct PML address based on the PAGING MODE
     if (info->shdw_pg_mode == SHADOW_PAGING) {
        pml = CR3_TO_PML4E64_VA(info->ctrl_regs.cr3);
@@ -70,9 +128,9 @@ static inline int handle_passthrough_pagefault_64(struct guest_info * info,
         pml[pml_index].writable = 1;
         pml[pml_index].user_page = 1;
 
-       pml[pml_index].pdp_base_addr = PAGE_BASE_ADDR((addr_t)V3_PAddr(pdpe));    
+       pml[pml_index].pdp_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_4KB((addr_t)V3_PAddr(pdpe));
     } else {
-       pdpe = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR(pml[pml_index].pdp_base_addr));
+       pdpe = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR_4KB(pml[pml_index].pdp_base_addr));
     }
 
     // Fix up the PDPE entry
@@ -84,11 +142,48 @@ static inline int handle_passthrough_pagefault_64(struct guest_info * info,
        pdpe[pdpe_index].writable = 1;
        pdpe[pdpe_index].user_page = 1;
 
-       pdpe[pdpe_index].pd_base_addr = PAGE_BASE_ADDR((addr_t)V3_PAddr(pde));    
+       pdpe[pdpe_index].pd_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_4KB((addr_t)V3_PAddr(pde));
     } else {
-       pde = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR(pdpe[pdpe_index].pd_base_addr));
+       pde = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR_4KB(pdpe[pdpe_index].pd_base_addr));
+    }
+
+    // Fix up the 2MiB PDE and exit here
+    if (use_large_page) {
+
+       pde2mb = (pde64_2MB_t *)pde; // all but these two lines are the same for PTE
+       pde2mb[pde_index].large_page = 1;
+
+       if (pde2mb[pde_index].present == 0) {
+           pde2mb[pde_index].user_page = 1;
+
+           if ((region->flags.alloced == 1) && (region->flags.read == 1)) {
+               // Full access
+               pde2mb[pde_index].present = 1;
+
+               if (region->flags.write == 1) {
+                   pde2mb[pde_index].writable = 1;
+               } else {
+                   pde2mb[pde_index].writable = 0;
+               }
+
+               if (v3_gpa_to_hpa(info, fault_addr, &host_addr) == -1) {
+                   PrintError("Error Could not translate fault addr (%p)\n", (void *)fault_addr);
+                   return -1;
+               }
+
+               pde2mb[pde_index].page_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_2MB(host_addr);
+           } else {
+               return region->unhandled(info, fault_addr, fault_addr, region, error_code);
+           }
+       } else {
+           // We fix all permissions on the first pass,
+           // so we only get here if its an unhandled exception
+
+           return region->unhandled(info, fault_addr, fault_addr, region, error_code);
+       }
     }
 
+    // Continue with the 4KiB page heirarchy
 
     // Fix up the PDE entry
     if (pde[pde_index].present == 0) {
@@ -98,9 +193,9 @@ static inline int handle_passthrough_pagefault_64(struct guest_info * info,
        pde[pde_index].writable = 1;
        pde[pde_index].user_page = 1;
        
-       pde[pde_index].pt_base_addr = PAGE_BASE_ADDR((addr_t)V3_PAddr(pte));
+       pde[pde_index].pt_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_4KB((addr_t)V3_PAddr(pte));
     } else {
-       pte = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR(pde[pde_index].pt_base_addr));
+       pte = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR_4KB(pde[pde_index].pt_base_addr));
     }
 
 
@@ -124,7 +219,7 @@ static inline int handle_passthrough_pagefault_64(struct guest_info * info,
                return -1;
            }
 
-           pte[pte_index].page_base_addr = PAGE_BASE_ADDR(host_addr);
+           pte[pte_index].page_base_addr = PAGE_BASE_ADDR_4KB(host_addr);
        } else {
            return region->unhandled(info, fault_addr, fault_addr, region, error_code);
        }
@@ -170,7 +265,7 @@ static inline int invalidate_addr_64(struct guest_info * info, addr_t inv_addr)
 
     if (pdpe[pdpe_index].present == 0) {
        return 0;
-    } else if (pdpe[pdpe_index].large_page == 1) {
+    } else if (pdpe[pdpe_index].large_page == 1) { // 1GiB
        pdpe[pdpe_index].present = 0;
        return 0;
     }
@@ -179,14 +274,14 @@ static inline int invalidate_addr_64(struct guest_info * info, addr_t inv_addr)
 
     if (pde[pde_index].present == 0) {
        return 0;
-    } else if (pde[pde_index].large_page == 1) {
+    } else if (pde[pde_index].large_page == 1) { // 2MiB
        pde[pde_index].present = 0;
        return 0;
     }
 
     pte = V3_VAddr((void*)BASE_TO_PAGE_ADDR(pde[pde_index].pt_base_addr));
 
-    pte[pte_index].present = 0;
+    pte[pte_index].present = 0; // 4KiB
 
     return 0;
 }