蓝灵火焰 发表于 2024-4-12 13:56:51

VT 基本框架源码


1.查询CPU对VMX的支持
cpuid 指令,查询1号功能,返回的ECX==1
#define CPUID_ECX_VMX_ABILITY (1<<5)
ULONG64 CheckCPUID() {

      int ctx = { 0 };//顺序:eax,ebx,ecx,edx
      __cpuid(ctx, 1);

      return ctx & CPUID_ECX_VMX_ABILITY;      //Bit-5
}
rdmsr 指令,查询BIOS是否已开启对VMX的支持
#define MSR_IA32_FEATURE_CONTROL 0x3A
ULONG64 CheckMsr() {
      MSR_IA32_FEATURE_CONTROL_REGISTER msr = { 0 };
      msr.value.QuadPart = __readmsr(MSR_IA32_FEATURE_CONTROL);
      return msr.Bits.Lock;
}

2.开启VMX
修正CR0和CR4,设置CR4.VMXE=1
#define      MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED0                              0x486
#define      MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED1                              0x487
#define      MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED0                              0x488
#define      MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED1                              0x489
ULONG64 FixCr0() {

      IA32_CR0 uCr0 = { 0 };
      uCr0.value.QuadPart = __readcr0();

      uCr0.value.QuadPart |= __readmsr(MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED0);
      uCr0.value.QuadPart &= __readmsr(MSR_IA32_VMX_CR0_FIXED1);

      __writecr0(uCr0.value.QuadPart);
      return TRUE;
}
ULONG64 FixCr4() {

      IA32_CR4 uCr4 = { 0 };
      uCr4.value.QuadPart = __readcr4();

      uCr4.value.QuadPart |= __readmsr(MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED0);
      uCr4.value.QuadPart &= __readmsr(MSR_IA32_VMX_CR4_FIXED1);
      uCr4.Bits.VMXE = 1;

      __writecr4(uCr4.value.QuadPart);
      return TRUE;
}
3.申请内存
VMON区,需要页对齐,并且需要得到它的物理地址
VMCS区,需要页对齐,并且需要得到它的物理地址
VMM栈,可以的话申请几个页,避免栈溢出
ULONG64 CreateVM(UCHAR CpuIndex) {

      psVM.pOnVa = ExAllocatePool2(POOL_FLAG_NON_PAGED, PAGE_SIZE, 'VMON');
      if (!psVM.pOnVa) { return FALSE; }
      RtlZeroMemory(psVM.pOnVa, PAGE_SIZE);
      psVM.pOnPa = MmGetPhysicalAddress(psVM.pOnVa);

      psVM.pCsVa = ExAllocatePool2(POOL_FLAG_NON_PAGED, PAGE_SIZE, 'VMCS');
      if (!psVM.pCsVa) { return FALSE; }
      RtlZeroMemory(psVM.pCsVa, PAGE_SIZE);
      psVM.pCsPa = MmGetPhysicalAddress(psVM.pCsVa);

      psVM.pStack = ExAllocatePool2(POOL_FLAG_NON_PAGED, STACK_SIZE, 'VMSK');
      if (!psVM.pStack) { return FALSE; }
      RtlZeroMemory(psVM.pStack, STACK_SIZE);

      return TRUE;
}
4.设置VMXON区,执行VMXON
只需要填写一个版本号
执行vmxon(VMON区的物理地址);
ULONG64 InitVmxON(UCHAR CpuIndex, ULONG RevisonId) {

      *((PULONG)psVM.pOnVa) = RevisonId;

      if (__vmx_on(&psVM.pOnPa.QuadPart))
      {
          KdPrint(("vmx_on 失败!\n"));
          return FALSE;
      }

      return TRUE;
}
5.设置VMXCS区
5.1.初始化VMCS
      ULONG64 InitVmxCS(UCHAR CpuIndex, ULONG RevisonId) {

          *((PULONG)psVM.pCsVa) = RevisonId;

          if (__vmx_vmclear(&psVM.pCsPa.QuadPart))
            return FALSE;
          if (__vmx_vmptrld(&psVM.pCsPa.QuadPart))
            return FALSE;

          return TRUE;
      }
2.设置GUEST运行环境
控制寄存器:CR0,CR3,CR4
调试寄存器:DR7
段寄存器:ES,FS,DS,CS,SS,GS,TR,LDTR
GS基址,FS基址
GDT基址,IDT基址
GDT段限,IDT段限
状态寄存器:RFLAGS
SYSENTER_CS,SYSENTER_ESP,SYSENTER_EIP
RIP,RSP
需要保存GUEST当前的RSP和GUEST当前下一条指令的RIP,以便操作完成后回到GUEST的代码流程,就像没有发生过什么事一样
ULONG64 SetGuestState(ULONG64 GuestRip, ULONG64 GuestRsp) {

      ULONG64 ret = 0;

      ULONG64 GdtBase = _readBaseGDT();
      ULONG64 IdtBase = _readBaseIDT();

      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_CR0, __readcr0());
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_CR3, __readcr3());
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_CR4, __readcr4());
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_DR7, __readdr(7));

      ret += SetGuestSeg(ES, _readES(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(FS, _readFS(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(DS, _readDS(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(CS, _readCS(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(SS, _readSS(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(GS, _readGS(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(TR, _readTR(), GdtBase);
      ret += SetGuestSeg(LDTR, _readLDTR(), GdtBase);

      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_FS_BASE, __readmsr(MSR_IA32_FS_BASE));
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_GS_BASE, __readmsr(MSR_IA32_GS_BASE));
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_GDTR_BASE, GdtBase);
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_GDTR_LIMIT, _readLimitGDT());
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_IDTR_BASE, IdtBase);
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_IDTR_LIMIT, _readLimitIDT());

      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_RFLAGS, __readeflags());
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_RIP, GuestRip);
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_RSP, GuestRsp);

      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_IA32_SYSENTER_CS, __readmsr(MSR_IA32_SYSENTER_CS));
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_IA32_SYSENTER_ESP, __readmsr(MSR_IA32_SYSENTER_ESP));
      ret += __vmx_vmwrite(GUEST_IA32_SYSENTER_EIP, __readmsr(MSR_IA32_SYSENTER_EIP));

      return ret;
}
3.设置HOST运行环境
控制寄存器:CR0,CR3,CR4
段寄存器:ES,FS,DS,CS,SS,GS,TR
GS基址,FS基址,TR基址
GDT基址,IDT基址
SYSENTER_CS,SYSENTER_ESP,SYSENTER_EIP
RIP,RSP
HOST的RIP就是VM退出后跳转到VMM的入口地址,所以我们要写一个VMM入口函数,保存VM的现场状态,回到VM后才能继续像什么也没发生过一样继续执行
    ULONG64 SetHostState(ULONG64 HostRip, ULONG64 HostRsp) {

      SEG seg = { 0 };
      ULONG64 ret = 0;
      ULONG64 GdtBase = _readBaseGDT();
      ULONG64 IdtBase = _readBaseIDT();
      ULONG64 TR = GetSegInfo(&seg, _readTR(), GdtBase);

      ret += __vmx_vmwrite(HOST_CR0, __readcr0());
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_CR3, __readcr3());
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_CR4, __readcr4());

      ret += __vmx_vmwrite(HOST_RIP, HostRip);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_RSP, HostRsp);

      ret += __vmx_vmwrite(HOST_CS_SELECTOR, _readCS() & 0xF8);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_SS_SELECTOR, _readSS() & 0xF8);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_DS_SELECTOR, _readDS() & 0xF8);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_ES_SELECTOR, _readES() & 0xF8);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_FS_SELECTOR, _readFS() & 0xF8);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_GS_SELECTOR, _readGS() & 0xF8);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_TR_SELECTOR, _readTR() & 0xF8);

      ret += __vmx_vmwrite(HOST_FS_BASE, __readmsr(MSR_IA32_FS_BASE));
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_GS_BASE, __readmsr(MSR_IA32_GS_BASE));
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_TR_BASE, TR ? seg.Base : 0);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_GDTR_BASE, GdtBase);
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_IDTR_BASE, IdtBase);

      ret += __vmx_vmwrite(HOST_IA32_SYSENTER_CS, __readmsr(MSR_IA32_SYSENTER_CS));
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_IA32_SYSENTER_ESP, __readmsr(MSR_IA32_SYSENTER_ESP));
      ret += __vmx_vmwrite(HOST_IA32_SYSENTER_EIP, __readmsr(MSR_IA32_SYSENTER_EIP));

      return ret;
    }

4.设置执行控制
先设置最基本的的条件
    ULONG64 SetVmxExecutionCTLS(UCHAR CpuIndex, ULONG64 vmxctrl) {

      UCHAR ret = 0;
      ULONG64 value = 0;

      MSR_IA32_VMX_PINBASED_CTLS_REGISTER PinBased = { 0 }, SetPinBase = { 0 };
      MSR_IA32_VMX_PROCBASED_CTLS_REGISTER Primary = { 0 }, SetPrimary = { 0 };
      MSR_IA32_VMX_PROCBASED_CTLS2_REGISTER Secondry = { 0 }, SetSecondry = { 0 };
      MSR_IA32_VMX_PROCBASED_CTLS3_REGISTER Tertiary = { 0 };

      PinBased.value.QuadPart = vmxctrl ? __readmsr(MSR_IA32_VMX_TRUE_PINBASED_CTLS) : __readmsr(MSR_IA32_VMX_PINBASED_CTLS);
      /*在这里设置《PinBased》*/

      value = SetControls(SetPinBase.value.QuadPart, PinBased.value);
      ret += __vmx_vmwrite(PIN_BASED_VM_EXECUTION_CONTROLS, value);

      Primary.value.QuadPart = vmxctrl ? __readmsr(MSR_IA32_VMX_TRUE_PROCBASED_CTLS) : __readmsr(MSR_IA32_VMX_PROCBASED_CTLS);
      /*在这里设置《Primary》*/
      SetPrimary.Bits->MSRmap = TRUE;
      SetPrimary.Bits->RDTSC = TRUE;
      SetPrimary.Bits->Secondary = TRUE;

      value = SetControls(SetPrimary.value.QuadPart, Primary.value);
      ret += __vmx_vmwrite(PRIMARY_PROCESSOR_BASED_VM_EXECUTION_CONTROLS, value);

      if (SetPrimary.Bits->Secondary)
      {
            Secondry.value.QuadPart = __readmsr(MSR_IA32_VMX_PROCBASED_CTLS2);

            /*在这里设置《Secondry》*/
            SetSecondry.Bits->XSAVES_XRSTORS = TRUE;
            SetSecondry.Bits->INVPCID = TRUE;
            SetSecondry.Bits->RDTSCP = TRUE;

            value = SetControls(SetSecondry.value.QuadPart, Secondry.value);
            ret += __vmx_vmwrite(SECONDARY_PROCESSOR_BASED_VM_EXECUTION_CONTROLS, value);

      }
      
      ret += __vmx_vmwrite(VMCS_LINK_POINTER_FULL, ~0Ull);
      ret += __vmx_vmwrite(VIRTUAL_PROCESSOR_IDENTIFIER, CpuIndex);

      return ret;
    }

5.设置VM退出控制
先设置最基本的的条件
    ULONG64 SetVmxExitCTLS(UCHAR CpuIndex, ULONG64 vmxctrl) {

      ULONG64 ret = 0;            
      ULONG64 value = 0;
      MSR_IA32_VMX_EXIT_CTLS_REGISTER VmExit = { 0 }, SetExit = { 0 };
      VmExit.value.QuadPart = vmxctrl ? __readmsr(MSR_IA32_VMX_TRUE_EXIT_CTLS) : __readmsr(MSR_IA32_VMX_EXIT_CTLS);
      /*在这里设置《VmExit》*/
      SetExit.Bits->HOST_addr_size = TRUE;

      value = SetControls(SetExit.value.QuadPart, VmExit.value);
      ret += __vmx_vmwrite(PRIMARY_VM_EXIT_CONTROLS, value);

      return ret;
    }

6.设置VM进入控制
先设置最基本的的条件
    ULONG64 SetVmxEntryCTLS(UCHAR CpuIndex, ULONG64 vmxctrl) {

      ULONG64 ret = 0;
      ULONG64 value = 0;
      MSR_IA32_VMX_ENTRY_CTLS_REGISTER VmEntry = { 0 }, SetEntry = { 0 };
      VmEntry.value.QuadPart = vmxctrl ? __readmsr(MSR_IA32_VMX_TRUE_ENTRY_CTLS) : __readmsr(MSR_IA32_VMX_ENTRY_CTLS);
      /*在这里设置《VmEntry》*/
      SetEntry.Bits->Guest_IA32e = TRUE;

      value = SetControls(SetEntry.value.QuadPart, VmEntry.value);
      ret += __vmx_vmwrite(VM_ENTRY_CONTROLS, value);

      return ret;
    }

7.编写VMM处理函数
此函数只做一些准备工作。
    ULONG64 HostEntry(PGUESTREG pGuestRegs)
    {
      __vmx_vmread(VIRTUAL_PROCESSOR_IDENTIFIER, &pGuestRegs->CpuIndex);
      __vmx_vmread(EXIT_REASON,(size_t*) & pGuestRegs->exitReason);

      __vmx_vmread(GUEST_RIP, &pGuestRegs->GuestRip);
      __vmx_vmread(GUEST_RSP, &pGuestRegs->GuestRsp);
      __vmx_vmread(GUEST_RFLAGS, &pGuestRegs->GuestFlag);
      __vmx_vmread(VM_EXIT_INSTRUCTION_LENGTH, &pGuestRegs->InstrLen);

      pGuestRegs->eProcess = PsGetCurrentProcess();
      pGuestRegs->eThread = PsGetCurrentThread();

      return DispatchHandler(pGuestRegs);
    }

调用 DispatchHandler 来处理事件。以下只是处理一些必须要处理的指令,CPU不同可能会有差异。处理方法就是查看CPU手册,模仿指令行为。这里就省略了,以免读者看得不清晰
    ULONG64 DispatchHandler(PGUESTREG pGuestRegs)
    {
      EXIT_REASON_FIELDS* exit = (EXIT_REASON_FIELDS*)&pGuestRegs->exitReason;
      ULONG64 CpuIndex = pGuestRegs->CpuIndex;
      ULONG64 GuestRip = pGuestRegs->GuestRip;
      ULONG64 GuestRsp = pGuestRegs->GuestRsp;
      ULONG64 InstrLen = pGuestRegs->InstrLen;

      switch (exit->Bits.Basic)
      {
      case EXIT_REASON_CPUID: {
         ...
            break;
      }
      case EXIT_REASON_RDMSR: {
         ...
            break;
      }
      case EXIT_REASON_WRMSR: {
         ...
            break;
      }
      case EXIT_REASON_RDTSC: {
            ...
            break;
      }
      case EXIT_REASON_RDTSCP: {
         ...
            break;
      }                           
      default:
            DbgBreakPoint();
            break;
      }
      return TRUE;
    }

6.执行VM
执行vmlaunch();
如果上述设置没有出现问题。代码会接着在我们设置好的GUEST.RIP处继续运行。
直到触发VM退出条件,即可进入我们设置好的VMM.RIP(HostEntry)处开始执行

页: [1]
查看完整版本: VT 基本框架源码