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.


various changes...
[palacios.git] / palacios / src / palacios / vmm_shadow_paging.c
index 611e0ea..0afc383 100644 (file)
 
 #include <palacios/vmm_hashtable.h>
 
-#ifndef DEBUG_SHADOW_PAGING
+#include <palacios/vmm_direct_paging.h>
+
+
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+#include <palacios/vmm_telemetry.h>
+#endif
+
+#ifdef CONFIG_SYMBIOTIC_SWAP
+#include <palacios/vmm_sym_swap.h>
+#endif
+
+#ifndef CONFIG_DEBUG_SHADOW_PAGING
 #undef PrintDebug
 #define PrintDebug(fmt, args...)
 #endif
  ***/
 
 
-struct guest_table {
-  addr_t cr3;
-  struct list_head link;
-};
-
-
-struct backptr {
-  addr_t ptr;
-  struct list_head link;
-};
-
-
 struct shadow_page_data {
-  addr_t ptr;
-  addr_t guest_addr; 
-
-  struct list_head backptrs;
-  struct list_head guest_tables;
+    v3_reg_t cr3;
+    addr_t page_pa;
+  
+    struct list_head page_list_node;
 };
 
 
 
-
-//DEFINE_HASHTABLE_INSERT(add_cr3_to_cache, addr_t, struct hashtable *);
-//DEFINE_HASHTABLE_SEARCH(find_cr3_in_cache, addr_t, struct hashtable *);
-//DEFINE_HASHTABLE_REMOVE(del_cr3_from_cache, addr_t, struct hashtable *, 0);
-
-
-DEFINE_HASHTABLE_INSERT(add_pte_map, addr_t, addr_t);
-DEFINE_HASHTABLE_SEARCH(find_pte_map, addr_t, addr_t);
-//DEFINE_HASHTABLE_REMOVE(del_pte_map, addr_t, addr_t, 0);
-
-
-
-static uint_t pte_hash_fn(addr_t key) {
-  return hash_long(key, 32);
-}
-
-static int pte_equals(addr_t key1, addr_t key2) {
-  return (key1 == key2);
-}
-
-static addr_t create_new_shadow_pt();
-static void inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code);
+static struct shadow_page_data * create_new_shadow_pt(struct guest_info * info);
+static int inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code);
 static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access);
 
 
@@ -92,16 +70,30 @@ static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shado
 
 
 
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+static void telemetry_cb(struct guest_info * info, void * private_data, char * hdr) {
+    V3_Print("%s Guest Page faults: %d\n", hdr, info->shdw_pg_state.guest_faults);
+}
+#endif
+
+
+
 int v3_init_shadow_page_state(struct guest_info * info) {
-  struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
+    struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
   
-  state->guest_cr3 = 0;
-  state->guest_cr0 = 0;
+    state->guest_cr3 = 0;
+    state->guest_cr0 = 0;
+    state->guest_efer.value = 0x0LL;
+
+    INIT_LIST_HEAD(&(state->page_list));
 
-  state->cached_ptes = NULL;
-  state->cached_cr3 = 0;
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+    if (info->enable_telemetry) {
+       v3_add_telemetry_cb(info, telemetry_cb, NULL);
+    }
+#endif
   
-  return 0;
+    return 0;
 }
 
 
@@ -110,171 +102,210 @@ int v3_init_shadow_page_state(struct guest_info * info) {
 // creates new shadow page tables
 // updates the shadow CR3 register to point to the new pts
 int v3_activate_shadow_pt(struct guest_info * info) {
-  switch (info->cpu_mode) {
-
-  case PROTECTED:
-    return activate_shadow_pt_32(info);
-  case PROTECTED_PAE:
-    return activate_shadow_pt_32pae(info);
-  case LONG:
-  case LONG_32_COMPAT:
-  case LONG_16_COMPAT:
-    return activate_shadow_pt_64(info);
-  default:
-    PrintError("Invalid CPU mode: %d\n", info->cpu_mode);
-    return -1;
-  }
-
-  return 0;
+    switch (v3_get_vm_cpu_mode(info)) {
+
+       case PROTECTED:
+           return activate_shadow_pt_32(info);
+       case PROTECTED_PAE:
+           return activate_shadow_pt_32pae(info);
+       case LONG:
+       case LONG_32_COMPAT:
+       case LONG_16_COMPAT:
+           return activate_shadow_pt_64(info);
+       default:
+           PrintError("Invalid CPU mode: %s\n", v3_cpu_mode_to_str(v3_get_vm_cpu_mode(info)));
+           return -1;
+    }
+
+    return 0;
 }
 
 
-int v3_activate_passthrough_pt(struct guest_info * info) {
-  // For now... But we need to change this....
-  // As soon as shadow paging becomes active the passthrough tables are hosed
-  // So this will cause chaos if it is called at that time
 
-  info->ctrl_regs.cr3 = *(addr_t*)&(info->direct_map_pt);
-  //PrintError("Activate Passthrough Page tables not implemented\n");
-  return 0;
+// This must flush any caches
+// and reset the cr3 value to the correct value
+int v3_invalidate_shadow_pts(struct guest_info * info) {
+    return v3_activate_shadow_pt(info);
 }
 
 
-
 int v3_handle_shadow_pagefault(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
   
-  if (info->mem_mode == PHYSICAL_MEM) {
-    // If paging is not turned on we need to handle the special cases
-    return handle_special_page_fault(info, fault_addr, fault_addr, error_code);
-  } else if (info->mem_mode == VIRTUAL_MEM) {
-
-    switch (info->cpu_mode) {
-    case PROTECTED:
-      return handle_shadow_pagefault_32(info, fault_addr, error_code);
-      break;
-    case PROTECTED_PAE:
-      return handle_shadow_pagefault_32pae(info, fault_addr, error_code);
-    case LONG:
-      return handle_shadow_pagefault_64(info, fault_addr, error_code);
-      break;
-    default:
-      PrintError("Unhandled CPU Mode\n");
-      return -1;
+    if (v3_get_vm_mem_mode(info) == PHYSICAL_MEM) {
+       // If paging is not turned on we need to handle the special cases
+       return v3_handle_passthrough_pagefault(info, fault_addr, error_code);
+    } else if (v3_get_vm_mem_mode(info) == VIRTUAL_MEM) {
+
+       switch (v3_get_vm_cpu_mode(info)) {
+           case PROTECTED:
+               return handle_shadow_pagefault_32(info, fault_addr, error_code);
+               break;
+           case PROTECTED_PAE:
+               return handle_shadow_pagefault_32pae(info, fault_addr, error_code);
+           case LONG:
+           case LONG_32_COMPAT:
+           case LONG_16_COMPAT:
+               return handle_shadow_pagefault_64(info, fault_addr, error_code);
+               break;
+           default:
+               PrintError("Unhandled CPU Mode: %s\n", v3_cpu_mode_to_str(v3_get_vm_cpu_mode(info)));
+               return -1;
+       }
+    } else {
+       PrintError("Invalid Memory mode\n");
+       return -1;
     }
-  } else {
-    PrintError("Invalid Memory mode\n");
-    return -1;
-  }
 }
 
 
 int v3_handle_shadow_invlpg(struct guest_info * info) {
-  uchar_t instr[15];
-  struct x86_instr dec_instr;
-  int ret = 0;
-  addr_t vaddr = 0;
-
-  if (info->mem_mode != VIRTUAL_MEM) {
-    // Paging must be turned on...
-    // should handle with some sort of fault I think
-    PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
-    return -1;
-  }
-
-  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 (ret == -1) {
-    PrintError("Could not read instruction into buffer\n");
-    return -1;
-  }
-
-  if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
-    PrintError("Decoding Error\n");
-    return -1;
-  }
+    uchar_t instr[15];
+    struct x86_instr dec_instr;
+    int ret = 0;
+    addr_t vaddr = 0;
+
+    if (v3_get_vm_mem_mode(info) != VIRTUAL_MEM) {
+       // Paging must be turned on...
+       // should handle with some sort of fault I think
+       PrintError("ERROR: INVLPG called in non paged mode\n");
+       return -1;
+    }
+
+    if (v3_get_vm_mem_mode(info) == 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 (ret == -1) {
+       PrintError("Could not read instruction into buffer\n");
+       return -1;
+    }
+
+    if (v3_decode(info, (addr_t)instr, &dec_instr) == -1) {
+       PrintError("Decoding Error\n");
+       return -1;
+    }
   
-  if ((dec_instr.op_type != V3_OP_INVLPG) || 
-      (dec_instr.num_operands != 1) ||
-      (dec_instr.dst_operand.type != MEM_OPERAND)) {
-    PrintError("Decoder Error: Not a valid INVLPG instruction...\n");
-    return -1;
-  }
-
-  vaddr = dec_instr.dst_operand.operand;
-
-  info->rip += dec_instr.instr_length;
-
-  switch (info->cpu_mode) {
-  case PROTECTED:
-    return handle_shadow_invlpg_32(info, vaddr);
-  case PROTECTED_PAE:
-    return handle_shadow_invlpg_32pae(info, vaddr);
-  case LONG:
-  case LONG_32_COMPAT:
-  case LONG_16_COMPAT:
-    return handle_shadow_invlpg_64(info, vaddr);
-  default:
-    PrintError("Invalid CPU mode: %d\n", info->cpu_mode);
-    return -1;
-  }
+    if ((dec_instr.op_type != V3_OP_INVLPG) || 
+       (dec_instr.num_operands != 1) ||
+       (dec_instr.dst_operand.type != MEM_OPERAND)) {
+       PrintError("Decoder Error: Not a valid INVLPG instruction...\n");
+       return -1;
+    }
+
+    vaddr = dec_instr.dst_operand.operand;
+
+    info->rip += dec_instr.instr_length;
+
+    switch (v3_get_vm_cpu_mode(info)) {
+       case PROTECTED:
+           return handle_shadow_invlpg_32(info, vaddr);
+       case PROTECTED_PAE:
+           return handle_shadow_invlpg_32pae(info, vaddr);
+       case LONG:
+       case LONG_32_COMPAT:
+       case LONG_16_COMPAT:
+           return handle_shadow_invlpg_64(info, vaddr);
+       default:
+           PrintError("Invalid CPU mode: %s\n", v3_cpu_mode_to_str(v3_get_vm_cpu_mode(info)));
+           return -1;
+    }
 }
 
 
 
 
-static addr_t create_new_shadow_pt() {
-  void * host_pde = 0;
+static struct shadow_page_data * create_new_shadow_pt(struct guest_info * info) {
+    struct shadow_page_state * state = &(info->shdw_pg_state);
+    v3_reg_t cur_cr3 = info->ctrl_regs.cr3;
+    struct shadow_page_data * page_tail = NULL;
+    addr_t shdw_page = 0;
+
+    if (!list_empty(&(state->page_list))) {
+       page_tail = list_tail_entry(&(state->page_list), struct shadow_page_data, page_list_node);
+    
+       if (page_tail->cr3 != cur_cr3) {
+           PrintDebug("Reusing old shadow Page: %p (cur_CR3=%p)(page_cr3=%p) \n",
+                      (void *)(addr_t)page_tail->page_pa, 
+                      (void *)(addr_t)cur_cr3, 
+                      (void *)(addr_t)(page_tail->cr3));
 
-  host_pde = V3_VAddr(V3_AllocPages(1));
-  memset(host_pde, 0, PAGE_SIZE);
+           list_move(&(page_tail->page_list_node), &(state->page_list));
 
-  return (addr_t)host_pde;
+           memset(V3_VAddr((void *)(page_tail->page_pa)), 0, PAGE_SIZE_4KB);
+
+
+           return page_tail;
+       }
+    }
+
+    // else  
+
+    page_tail = (struct shadow_page_data *)V3_Malloc(sizeof(struct shadow_page_data));
+    page_tail->page_pa = (addr_t)V3_AllocPages(1);
+
+    PrintDebug("Allocating new shadow Page: %p (cur_cr3=%p)\n", 
+              (void *)(addr_t)page_tail->page_pa, 
+              (void *)(addr_t)cur_cr3);
+
+    page_tail->cr3 = cur_cr3;
+    list_add(&(page_tail->page_list_node), &(state->page_list));
+
+    shdw_page = (addr_t)V3_VAddr((void *)(page_tail->page_pa));
+    memset((void *)shdw_page, 0, PAGE_SIZE_4KB);
+
+    return page_tail;
 }
 
 
-static void inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
-  if (info->enable_profiler) {
-    info->profiler.guest_pf_cnt++;
-  }
+static int inject_guest_pf(struct guest_info * info, addr_t fault_addr, pf_error_t error_code) {
+    info->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
+
+#ifdef CONFIG_SHADOW_PAGING_TELEMETRY
+    info->shdw_pg_state.guest_faults++;
+#endif
 
-  info->ctrl_regs.cr2 = fault_addr;
-  v3_raise_exception_with_error(info, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
+    return v3_raise_exception_with_error(info, PF_EXCEPTION, *(uint_t *)&error_code);
 }
 
 
 static int is_guest_pf(pt_access_status_t guest_access, pt_access_status_t shadow_access) {
-  /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
-     If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_ 
-     the reason for the fault was that the page is not present in the shadow, 
-     _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate 
-     a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
-     _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
-
-     whew...
-  */
-  if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
-    // Guest Access Error
-    
-    if ((shadow_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
-       (guest_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT)) {
-      // aka (guest permission error)
-      return 1;
+    /* basically the reasoning is that there can be multiple reasons for a page fault:
+       If there is a permissions failure for a page present in the guest _BUT_
+       the reason for the fault was that the page is not present in the shadow,
+       _THEN_ we have to map the shadow page in and reexecute, this will generate
+       a permissions fault which is _THEN_ valid to send to the guest
+       _UNLESS_ both the guest and shadow have marked the page as not present
+
+       whew...
+    */
+    if (guest_access != PT_ACCESS_OK) {
+       // Guest Access Error
+
+       if ((shadow_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
+           (guest_access != PT_ACCESS_NOT_PRESENT)) {
+           // aka (guest permission error)
+           return 1;
+       }
+
+       /*
+         if ((shadow_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
+         (guest_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT)) {
+         // Page tables completely blank, handle guest first
+         return 1;
+         }
+       */
+
+       if (guest_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) {
+           // Page tables completely blank, handle guest first
+           return 1;
+       }
+       
+       // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
     }
 
-    if ((shadow_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT) &&
-       (guest_access == PT_ACCESS_NOT_PRESENT)) {      
-      // Page tables completely blank, handle guest first
-      return 1;
-    }
-
-    // Otherwise we'll handle the guest fault later...?
-  }
-
-  return 0;
+    return 0;
 }