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Intel 处理器虚拟化技术浅析2 VMCS 初始化

汇编语言 430

前言:

现在看官们对“汇编语言 计数器实验报告”大致比较重视,各位老铁们都需要剖析一些“汇编语言 计数器实验报告”的相关文章。那么小编同时在网络上网罗了一些关于“汇编语言 计数器实验报告””的相关内容,希望朋友们能喜欢,姐妹们快快来了解一下吧!

VMCS区域:

guest 区域,从真实系统进入虚拟系统时,CPU需要加载的数据,包括很多CPU内部的 寄存器,通用寄存器,控制寄存器,调试寄存器之类。host区域,就是从虚拟系统返回真实系统时CPU需要加载的寄存器。控制区域进入虚拟系统后,处理器的行为由这个区域的字段控制。虚拟机退出时的控制区域。控制怎样进入虚拟机。控制CPU以什么样的方式退出到真实系统。从虚拟机退出到真实系统时,虚拟系统退出的原因,或者失败时的错误代码。

上一节提过VMCS区域需要专门的汇编指令才能读取,下面我们填充VMCS区域。

我们看下64位系统段选择子的描述:

_SEGMENT_SELECTOR record Limit:32, \SEGMENT_GPA:4,SEGMENT_attr_G:1,SEGMENT_attr_D_B:1,SEGMENT_attr_L:1, \SEGMENT_attr_AVL:1,SEGMENT_attr_P:1,\SEGMENT_attr_DPL:2,SEGMENT_attr_S:1,SEGMENT_attr_Type_code_or_data:1,SEGMENT_attr_Type_CRA:3,selector_index:13,selector_TI:1,selector_RPL:2

;selector_TI (Table Indicator)描述符表索引位,当TI=0时从GDT查找 =1时从LDT查找。RPL: 权限级别0-3

vmx_vmwrite_seg proc _value_HOST_XX_SELECTOR:qword,_SELECTOR_name:qwordmov rax,_SELECTOR_namemovzx eax,axand eax,0f8h ;清低3位,RPL= 0 从GDT(全局描述符表)加载段描述符cdqemov rcx,_value_HOST_XX_SELECTORvmwrite rcx, raxretvmx_vmwrite_seg endpinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_ES_SELECTOR,ESinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_CS_SELECTOR,CSinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_SS_SELECTOR,SSinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_DS_SELECTOR,DSinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_FS_SELECTOR,FSinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_GS_SELECTOR,GS

任务寄存器需要单独操作:

str raxinvoke vmx_vmwrite_seg,HOST_TR_SELECTOR,RAXmov rcx,MSR_IA32_EFER

使能Extended Feature Enable Register;

rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxmov rbx,raxinvoke vmx_vmwrite,HOST_EFER,rbx

cr0 与cr4的固定位:

MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED0、MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED1 字段里规定了guest里cr0控制寄存器的数值要求。

mov rcx,MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED1rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxmov rbx,cr0and rbx,raxmov rcx,MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED0rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxor rbx,raxvmwrite,HOST_CR0, rbxvmwrite,HOST_CR3, cr3mov rcx,MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED1rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxmov rbx,cr4and rbx,raxmov rcx,MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED0rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxor rbx,raxvmwrite,HOST_CR3, rbx

从全局描述符表查找任务寄存器的基址:

sgdt @gdtbaselea rdi,@gdtbasemov rbx,[rdi+2];路过Limitstr rdx;tssinvoke GetSegmentDescriptor,addr @_SEGMENT_SELECTOR,rdx,rbxvmwrite,HOST_TR_BASE, @_SEGMENT_SELECTOR.BASE

填充fs寄存器字段:(64位系统下fs基本是兼容32个应用程序而保留)

mov ecx, MSR_FS_BASErdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxvmwrite,HOST_FS_BASE,rax

填充gs寄存器字段:(64位系统非常重要的寄存器,相当于32个系统里的fs寄存器)

mov ecx, MSR_GS_BASErdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxvmwrite,HOST_GS_BASE, rax

填充全局描述符表字段:

sgdt @gdtbaselea rdi,@gdtbasemov rbx,[rdi+2]vmwrite,HOST_GDTR_BASE,rbx

填充中断描述符表字段:

sidt @idtbaselea rdi,@idtbasemov rbx,[rdi+2]vmwrite,HOST_IDTR_BASE,rbxvmwrite,VMCS_LINK_POINTER,-1;不启用SMM双重监控处理机制vmwrite,EXCEPTION_BITMAP,0

填充guest 段选择子、段限、访问权限、段基址。

sgdt tbyte ptr @gdtbaselea rdi,@gdtbasemov rbx,[rdi+2]invoke FillGuestSelectorData,rbx,0,esinvoke FillGuestSelectorData,rbx,1,csinvoke FillGuestSelectorData,rbx,2,ssinvoke FillGuestSelectorData,rbx,3,dsinvoke FillGuestSelectorData,rbx,4,fsinvoke FillGuestSelectorData,rbx,5,gssldt raxinvoke FillGuestSelectorData,rbx,6,raxstr raxinvoke FillGuestSelectorData,rbx,7,rax

填充fs寄存器字段:

mov ecx, MSR_FS_BASErdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxvmwrite,GUEST_FS_BASE,rax

填充gs寄存器字段:

mov ecx, MSR_GS_BASErdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxvmwrite,GUEST_GS_BASE,rax

填充控制字段:

mov ecx, MSR_IA32_VMX_TRUE_PROCBASED_CTLSRdmsr;eax存入的是允许为零的位 "允许为零的位"已经被标0(其余的位必须为1)edx存入的是允 许为1的位“允许为1的位”已经被标1(其余的位必须为0)Mov ecx,CPU_BASED_ACTIVATE_MSR_BITMAP+\CPU_BASED_ACTIVATE_SECONDARY_CONTROLSmov rbx,rcxor ecx,eaxand ecx,edxvmwrite,CPU_BASED_VM_EXEC_CONTROL,rcxmov ecx, MSR_IA32_VMX_PROCBASED_CTLS2rdmsrmov rcx,CPU_BASED_CTL2_RDTSCP; RDTSCP这个指令的用途,它是RDTSC的升级版,在一些比较新的处理器中用于获 ;得CPU时间计数器。;SECONDARY_EXEC_ENABLE_RDTSCP | SECONDARY_EXEC_ENABLE_INVPCID | ;SECONDARY_EXEC_XSAVES;;如果不设置 rdtsc exiting 和 use tsc offsetting 的话,那么 rdtscp 会正常执行,因此这 ;里其实可以只设置 SECONDARY_EXEC_ENABLE_RDTSCP ,其他不设置。;这样的话 rdtscp 指令的执行并不会导致vm-exit事件的发生。这里我尝试了只将 ;SECONDARY_EXEC_ENABLE_RDTSCP 控制位置位,其他位不动,发现完全不会进入到 ;vm-exit事件中。;因此如果图省事的话其实可以只将 SECONDARY_EXEC_ENABLE_RDTSCP 置位,其他位不 ;进行操作即可。or rcx,CPU_BASED_CTL2_ENABLE_INVPCID;如果 invlpg exiting 没有被设置,那么也不会导致vm-exit事件的发生。因此这里其实 ;也可以只设置 SECONDARY_EXEC_ENABLE_INVPCID ,不设置 invlpg exiting 。这样可以 ;让其正常执行,不用在vm-exit处理函数中对其进行复杂的处理。or rcx,CPU_BASED_CTL2_ENABLE_XSAVE_XRSTORSor rcx,CPU_BASED_CTL2_ENABLE_EPTor rcx,CPU_BASED_CTL2_ENABLE_VPIDmov rbx,rcxor ecx,eaxand ecx,edxand ebx,edxor ebx,eaxvmwrite,SECONDARY_VM_EXEC_CONTROL,rcxvmwrite,PIN_BASED_VM_EXEC_CONTROL,0mov ecx, MSR_IA32_VMX_TRUE_EXIT_CTLSRdmsrmov rcx,VM_EXIT_IA32E_MODE + VM_EXIT_ACK_INTR_ON_EXIT;On processors that support Intel 64 architecture, this control determines whether a logical;processor is in 64-bit mode after the next VM exit. Its value is loaded into CS.L,and ecx,edxor ecx,eaxvmwrite,VM_EXIT_CONTROLS,rcxmov ecx, MSR_IA32_VMX_TRUE_EXIT_CTLSrdmsrmov rcx,VM_EXIT_IA32E_MODE + VM_EXIT_ACK_INTR_ON_EXIT ;On processors that ;support Intel 64 architecture, this control determines whether a logical;processor is in 64-bit mode after the next VM exit. Its value is loaded into CS.L,and ecx,edxor ecx,eaxvmwrite,VM_EXIT_CONTROLS,rcx

;. 配置vm-entry控制域

mov ecx, MSR_IA32_VMX_TRUE_ENTRY_CTLSrdmsrmov rcx,VM_ENTRY_IA32E_MODE ;64系统必须填, 参考【处理器虚拟化技术】(第212页)and ecx,edxor ecx,eaxvmwrite,VM_ENTRY_CONTROLS,rcx ;

以下为填充guest区域和填充host区域基本相同

mov rcx,MSR_IA32_EFERrdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxmov rbx,raxvmwrite,GUEST_EFER,rbxmov rcx,MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED1rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxmov rbx,cr0and rbx,raxmov rcx,MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED0rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxor rbx,raxvmwrite,GUEST_CR0,rbxmov rcx,MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED1rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxmov rbx,cr4and rbx,raxmov rcx,MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED0rdmsrshl rdx, 20hor rax, rdxor rbx,raxvmwrite,GUEST_CR4,rbxvmwrite,GUEST_CR3,cr3invoke vmx_vmwrite,GUEST_DR7, 0400hsgdt @gdtbaselea rdi,@gdtbasemov rbx,[rdi+2]vmwrite,GUEST_GDTR_BASE,rbx;Get_GDT_Base());movzx eax, word ptr [rdi]vmwrite,GUEST_GDTR_LIMIT, rax;Get_GDT_Limit());sidt @idtbaselea rdi,@idtbasemov rbx,[rdi+2]vmwrite,GUEST_IDTR_BASE,rbx;Get_IDT_Base());movzx eax,word ptr [rdi]vmwrite,GUEST_IDTR_LIMIT,rax; Get_IDT_Limit());pushfqpop raxvmwrite,GUEST_RFLAGS, rax;mov rsi,_current_vmStatemov rdx,[rsi+VirtualMachineState.MSRBitMapPhysical]vmwrite,MSR_BITMAP, rdx;vmState->MSRBitMapPhysical);MSR Bitmap的某位为0时访问 ;该位所对应的MSR不会产生VM-exitvmwrite,GUEST_RSP, _GuestStack;(ULONG64)GuestStack); //setup guest spmov rax,[rsi+VirtualMachineState.VmxGuestRip]vmwrite,GUEST_RIP, rax;addr VMXRestoreState; //setup guest ipmov rsi,_current_vmStatemov rdx,[rsi+VirtualMachineState.VMM_Stack]mov rax,VMM_STACK_SIZE;add rdx,4000h;;堆栈向下增长,所以要增加,空间是0-VMM_STACK_SIZE 所以 要减1vmwrite,HOST_RSP, rdx;((ULONG64)vmState->VMM_Stack + VMM_STACK_SIZE - 1)); ;host的rsp必须使用自己申请的一块内存。如果还是使用guest退出时的rsp,一定会 ;导致guest中堆栈被破坏从而导致不可预知的结果lea rax,VMExitHandlervmwrite,HOST_RIP, rax;addr VMExitHandler

某些处理函数没有给出,会在最后的源码中展示。

来自网络的图片:

标签: #汇编语言 计数器实验报告