Merge branch 'x86-pti-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / x86 / entry / entry_64.S
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  *  linux/arch/x86_64/entry.S
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
6  *  Copyright (C) 2000, 2001, 2002  Andi Kleen SuSE Labs
7  *  Copyright (C) 2000  Pavel Machek <pavel@suse.cz>
8  *
9  * entry.S contains the system-call and fault low-level handling routines.
10  *
11  * Some of this is documented in Documentation/x86/entry_64.txt
12  *
13  * A note on terminology:
14  * - iret frame:        Architecture defined interrupt frame from SS to RIP
15  *                      at the top of the kernel process stack.
16  *
17  * Some macro usage:
18  * - ENTRY/END:         Define functions in the symbol table.
19  * - TRACE_IRQ_*:       Trace hardirq state for lock debugging.
20  * - idtentry:          Define exception entry points.
21  */
22 #include <linux/linkage.h>
23 #include <asm/segment.h>
24 #include <asm/cache.h>
25 #include <asm/errno.h>
26 #include <asm/asm-offsets.h>
27 #include <asm/msr.h>
28 #include <asm/unistd.h>
29 #include <asm/thread_info.h>
30 #include <asm/hw_irq.h>
31 #include <asm/page_types.h>
32 #include <asm/irqflags.h>
33 #include <asm/paravirt.h>
34 #include <asm/percpu.h>
35 #include <asm/asm.h>
36 #include <asm/smap.h>
37 #include <asm/pgtable_types.h>
38 #include <asm/export.h>
39 #include <asm/frame.h>
40 #include <asm/nospec-branch.h>
41 #include <linux/err.h>
42
43 #include "calling.h"
44
45 .code64
46 .section .entry.text, "ax"
47
48 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
49 ENTRY(native_usergs_sysret64)
50         UNWIND_HINT_EMPTY
51         swapgs
52         sysretq
53 END(native_usergs_sysret64)
54 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
55
56 .macro TRACE_IRQS_FLAGS flags:req
57 #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
58         btl     $9, \flags              /* interrupts off? */
59         jnc     1f
60         TRACE_IRQS_ON
61 1:
62 #endif
63 .endm
64
65 .macro TRACE_IRQS_IRETQ
66         TRACE_IRQS_FLAGS EFLAGS(%rsp)
67 .endm
68
69 /*
70  * When dynamic function tracer is enabled it will add a breakpoint
71  * to all locations that it is about to modify, sync CPUs, update
72  * all the code, sync CPUs, then remove the breakpoints. In this time
73  * if lockdep is enabled, it might jump back into the debug handler
74  * outside the updating of the IST protection. (TRACE_IRQS_ON/OFF).
75  *
76  * We need to change the IDT table before calling TRACE_IRQS_ON/OFF to
77  * make sure the stack pointer does not get reset back to the top
78  * of the debug stack, and instead just reuses the current stack.
79  */
80 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_FTRACE) && defined(CONFIG_TRACE_IRQFLAGS)
81
82 .macro TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
83         call    debug_stack_set_zero
84         TRACE_IRQS_OFF
85         call    debug_stack_reset
86 .endm
87
88 .macro TRACE_IRQS_ON_DEBUG
89         call    debug_stack_set_zero
90         TRACE_IRQS_ON
91         call    debug_stack_reset
92 .endm
93
94 .macro TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
95         bt      $9, EFLAGS(%rsp)                /* interrupts off? */
96         jnc     1f
97         TRACE_IRQS_ON_DEBUG
98 1:
99 .endm
100
101 #else
102 # define TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                   TRACE_IRQS_OFF
103 # define TRACE_IRQS_ON_DEBUG                    TRACE_IRQS_ON
104 # define TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG                 TRACE_IRQS_IRETQ
105 #endif
106
107 /*
108  * 64-bit SYSCALL instruction entry. Up to 6 arguments in registers.
109  *
110  * This is the only entry point used for 64-bit system calls.  The
111  * hardware interface is reasonably well designed and the register to
112  * argument mapping Linux uses fits well with the registers that are
113  * available when SYSCALL is used.
114  *
115  * SYSCALL instructions can be found inlined in libc implementations as
116  * well as some other programs and libraries.  There are also a handful
117  * of SYSCALL instructions in the vDSO used, for example, as a
118  * clock_gettimeofday fallback.
119  *
120  * 64-bit SYSCALL saves rip to rcx, clears rflags.RF, then saves rflags to r11,
121  * then loads new ss, cs, and rip from previously programmed MSRs.
122  * rflags gets masked by a value from another MSR (so CLD and CLAC
123  * are not needed). SYSCALL does not save anything on the stack
124  * and does not change rsp.
125  *
126  * Registers on entry:
127  * rax  system call number
128  * rcx  return address
129  * r11  saved rflags (note: r11 is callee-clobbered register in C ABI)
130  * rdi  arg0
131  * rsi  arg1
132  * rdx  arg2
133  * r10  arg3 (needs to be moved to rcx to conform to C ABI)
134  * r8   arg4
135  * r9   arg5
136  * (note: r12-r15, rbp, rbx are callee-preserved in C ABI)
137  *
138  * Only called from user space.
139  *
140  * When user can change pt_regs->foo always force IRET. That is because
141  * it deals with uncanonical addresses better. SYSRET has trouble
142  * with them due to bugs in both AMD and Intel CPUs.
143  */
144
145         .pushsection .entry_trampoline, "ax"
146
147 /*
148  * The code in here gets remapped into cpu_entry_area's trampoline.  This means
149  * that the assembler and linker have the wrong idea as to where this code
150  * lives (and, in fact, it's mapped more than once, so it's not even at a
151  * fixed address).  So we can't reference any symbols outside the entry
152  * trampoline and expect it to work.
153  *
154  * Instead, we carefully abuse %rip-relative addressing.
155  * _entry_trampoline(%rip) refers to the start of the remapped) entry
156  * trampoline.  We can thus find cpu_entry_area with this macro:
157  */
158
159 #define CPU_ENTRY_AREA \
160         _entry_trampoline - CPU_ENTRY_AREA_entry_trampoline(%rip)
161
162 /* The top word of the SYSENTER stack is hot and is usable as scratch space. */
163 #define RSP_SCRATCH     CPU_ENTRY_AREA_entry_stack + \
164                         SIZEOF_entry_stack - 8 + CPU_ENTRY_AREA
165
166 ENTRY(entry_SYSCALL_64_trampoline)
167         UNWIND_HINT_EMPTY
168         swapgs
169
170         /* Stash the user RSP. */
171         movq    %rsp, RSP_SCRATCH
172
173         /* Note: using %rsp as a scratch reg. */
174         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
175
176         /* Load the top of the task stack into RSP */
177         movq    CPU_ENTRY_AREA_tss + TSS_sp1 + CPU_ENTRY_AREA, %rsp
178
179         /* Start building the simulated IRET frame. */
180         pushq   $__USER_DS                      /* pt_regs->ss */
181         pushq   RSP_SCRATCH                     /* pt_regs->sp */
182         pushq   %r11                            /* pt_regs->flags */
183         pushq   $__USER_CS                      /* pt_regs->cs */
184         pushq   %rcx                            /* pt_regs->ip */
185
186         /*
187          * x86 lacks a near absolute jump, and we can't jump to the real
188          * entry text with a relative jump.  We could push the target
189          * address and then use retq, but this destroys the pipeline on
190          * many CPUs (wasting over 20 cycles on Sandy Bridge).  Instead,
191          * spill RDI and restore it in a second-stage trampoline.
192          */
193         pushq   %rdi
194         movq    $entry_SYSCALL_64_stage2, %rdi
195         JMP_NOSPEC %rdi
196 END(entry_SYSCALL_64_trampoline)
197
198         .popsection
199
200 ENTRY(entry_SYSCALL_64_stage2)
201         UNWIND_HINT_EMPTY
202         popq    %rdi
203         jmp     entry_SYSCALL_64_after_hwframe
204 END(entry_SYSCALL_64_stage2)
205
206 ENTRY(entry_SYSCALL_64)
207         UNWIND_HINT_EMPTY
208         /*
209          * Interrupts are off on entry.
210          * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON,
211          * it is too small to ever cause noticeable irq latency.
212          */
213
214         swapgs
215         /*
216          * This path is only taken when PAGE_TABLE_ISOLATION is disabled so it
217          * is not required to switch CR3.
218          */
219         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(rsp_scratch)
220         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
221
222         /* Construct struct pt_regs on stack */
223         pushq   $__USER_DS                      /* pt_regs->ss */
224         pushq   PER_CPU_VAR(rsp_scratch)        /* pt_regs->sp */
225         pushq   %r11                            /* pt_regs->flags */
226         pushq   $__USER_CS                      /* pt_regs->cs */
227         pushq   %rcx                            /* pt_regs->ip */
228 GLOBAL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe)
229         pushq   %rax                            /* pt_regs->orig_ax */
230
231         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
232
233         TRACE_IRQS_OFF
234
235         /* IRQs are off. */
236         movq    %rsp, %rdi
237         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
238
239         TRACE_IRQS_IRETQ                /* we're about to change IF */
240
241         /*
242          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
243          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
244          * go to the slow exit path.
245          */
246         movq    RCX(%rsp), %rcx
247         movq    RIP(%rsp), %r11
248
249         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
250         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
251
252         /*
253          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
254          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
255          * the kernel, since userspace controls RSP.
256          *
257          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
258          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
259          *
260          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
261          * depending on paging mode) in the address.
262          */
263 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
264         ALTERNATIVE "shl $(64 - 48), %rcx; sar $(64 - 48), %rcx", \
265                 "shl $(64 - 57), %rcx; sar $(64 - 57), %rcx", X86_FEATURE_LA57
266 #else
267         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
268         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
269 #endif
270
271         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
272         cmpq    %rcx, %r11
273         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
274
275         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
276         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
277
278         movq    R11(%rsp), %r11
279         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
280         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
281
282         /*
283          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
284          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
285          * need to restore it correctly.
286          *
287          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
288          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
289          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
290          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
291          * this user code:
292          *
293          *           movq       $stuck_here, %rcx
294          *           pushfq
295          *           popq %r11
296          *   stuck_here:
297          *
298          * would never get past 'stuck_here'.
299          */
300         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
301         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
302
303         /* nothing to check for RSP */
304
305         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
306         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
307
308         /*
309          * We win! This label is here just for ease of understanding
310          * perf profiles. Nothing jumps here.
311          */
312 syscall_return_via_sysret:
313         /* rcx and r11 are already restored (see code above) */
314         UNWIND_HINT_EMPTY
315         POP_REGS pop_rdi=0 skip_r11rcx=1
316
317         /*
318          * Now all regs are restored except RSP and RDI.
319          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
320          */
321         movq    %rsp, %rdi
322         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
323
324         pushq   RSP-RDI(%rdi)   /* RSP */
325         pushq   (%rdi)          /* RDI */
326
327         /*
328          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
329          * We can do future final exit work right here.
330          */
331         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
332
333         popq    %rdi
334         popq    %rsp
335         USERGS_SYSRET64
336 END(entry_SYSCALL_64)
337
338 /*
339  * %rdi: prev task
340  * %rsi: next task
341  */
342 ENTRY(__switch_to_asm)
343         UNWIND_HINT_FUNC
344         /*
345          * Save callee-saved registers
346          * This must match the order in inactive_task_frame
347          */
348         pushq   %rbp
349         pushq   %rbx
350         pushq   %r12
351         pushq   %r13
352         pushq   %r14
353         pushq   %r15
354
355         /* switch stack */
356         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
357         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
358
359 #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
360         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
361         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(irq_stack_union)+stack_canary_offset
362 #endif
363
364 #ifdef CONFIG_RETPOLINE
365         /*
366          * When switching from a shallower to a deeper call stack
367          * the RSB may either underflow or use entries populated
368          * with userspace addresses. On CPUs where those concerns
369          * exist, overwrite the RSB with entries which capture
370          * speculative execution to prevent attack.
371          */
372         FILL_RETURN_BUFFER %r12, RSB_CLEAR_LOOPS, X86_FEATURE_RSB_CTXSW
373 #endif
374
375         /* restore callee-saved registers */
376         popq    %r15
377         popq    %r14
378         popq    %r13
379         popq    %r12
380         popq    %rbx
381         popq    %rbp
382
383         jmp     __switch_to
384 END(__switch_to_asm)
385
386 /*
387  * A newly forked process directly context switches into this address.
388  *
389  * rax: prev task we switched from
390  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
391  * r12: kernel thread arg
392  */
393 ENTRY(ret_from_fork)
394         UNWIND_HINT_EMPTY
395         movq    %rax, %rdi
396         call    schedule_tail                   /* rdi: 'prev' task parameter */
397
398         testq   %rbx, %rbx                      /* from kernel_thread? */
399         jnz     1f                              /* kernel threads are uncommon */
400
401 2:
402         UNWIND_HINT_REGS
403         movq    %rsp, %rdi
404         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
405         TRACE_IRQS_ON                   /* user mode is traced as IRQS on */
406         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
407
408 1:
409         /* kernel thread */
410         movq    %r12, %rdi
411         CALL_NOSPEC %rbx
412         /*
413          * A kernel thread is allowed to return here after successfully
414          * calling do_execve().  Exit to userspace to complete the execve()
415          * syscall.
416          */
417         movq    $0, RAX(%rsp)
418         jmp     2b
419 END(ret_from_fork)
420
421 /*
422  * Build the entry stubs with some assembler magic.
423  * We pack 1 stub into every 8-byte block.
424  */
425         .align 8
426 ENTRY(irq_entries_start)
427     vector=FIRST_EXTERNAL_VECTOR
428     .rept (FIRST_SYSTEM_VECTOR - FIRST_EXTERNAL_VECTOR)
429         UNWIND_HINT_IRET_REGS
430         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
431         jmp     common_interrupt
432         .align  8
433         vector=vector+1
434     .endr
435 END(irq_entries_start)
436
437 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
438 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
439         pushq %rax
440         SAVE_FLAGS(CLBR_RAX)
441         testl $X86_EFLAGS_IF, %eax
442         jz .Lokay_\@
443         ud2
444 .Lokay_\@:
445         popq %rax
446 #endif
447 .endm
448
449 /*
450  * Enters the IRQ stack if we're not already using it.  NMI-safe.  Clobbers
451  * flags and puts old RSP into old_rsp, and leaves all other GPRs alone.
452  * Requires kernel GSBASE.
453  *
454  * The invariant is that, if irq_count != -1, then the IRQ stack is in use.
455  */
456 .macro ENTER_IRQ_STACK regs=1 old_rsp save_ret=0
457         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
458
459         .if \save_ret
460         /*
461          * If save_ret is set, the original stack contains one additional
462          * entry -- the return address. Therefore, move the address one
463          * entry below %rsp to \old_rsp.
464          */
465         leaq    8(%rsp), \old_rsp
466         .else
467         movq    %rsp, \old_rsp
468         .endif
469
470         .if \regs
471         UNWIND_HINT_REGS base=\old_rsp
472         .endif
473
474         incl    PER_CPU_VAR(irq_count)
475         jnz     .Lirq_stack_push_old_rsp_\@
476
477         /*
478          * Right now, if we just incremented irq_count to zero, we've
479          * claimed the IRQ stack but we haven't switched to it yet.
480          *
481          * If anything is added that can interrupt us here without using IST,
482          * it must be *extremely* careful to limit its stack usage.  This
483          * could include kprobes and a hypothetical future IST-less #DB
484          * handler.
485          *
486          * The OOPS unwinder relies on the word at the top of the IRQ
487          * stack linking back to the previous RSP for the entire time we're
488          * on the IRQ stack.  For this to work reliably, we need to write
489          * it before we actually move ourselves to the IRQ stack.
490          */
491
492         movq    \old_rsp, PER_CPU_VAR(irq_stack_union + IRQ_STACK_SIZE - 8)
493         movq    PER_CPU_VAR(irq_stack_ptr), %rsp
494
495 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
496         /*
497          * If the first movq above becomes wrong due to IRQ stack layout
498          * changes, the only way we'll notice is if we try to unwind right
499          * here.  Assert that we set up the stack right to catch this type
500          * of bug quickly.
501          */
502         cmpq    -8(%rsp), \old_rsp
503         je      .Lirq_stack_okay\@
504         ud2
505         .Lirq_stack_okay\@:
506 #endif
507
508 .Lirq_stack_push_old_rsp_\@:
509         pushq   \old_rsp
510
511         .if \regs
512         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
513         .endif
514
515         .if \save_ret
516         /*
517          * Push the return address to the stack. This return address can
518          * be found at the "real" original RSP, which was offset by 8 at
519          * the beginning of this macro.
520          */
521         pushq   -8(\old_rsp)
522         .endif
523 .endm
524
525 /*
526  * Undoes ENTER_IRQ_STACK.
527  */
528 .macro LEAVE_IRQ_STACK regs=1
529         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
530         /* We need to be off the IRQ stack before decrementing irq_count. */
531         popq    %rsp
532
533         .if \regs
534         UNWIND_HINT_REGS
535         .endif
536
537         /*
538          * As in ENTER_IRQ_STACK, irq_count == 0, we are still claiming
539          * the irq stack but we're not on it.
540          */
541
542         decl    PER_CPU_VAR(irq_count)
543 .endm
544
545 /*
546  * Interrupt entry helper function.
547  *
548  * Entry runs with interrupts off. Stack layout at entry:
549  * +----------------------------------------------------+
550  * | regs->ss                                           |
551  * | regs->rsp                                          |
552  * | regs->eflags                                       |
553  * | regs->cs                                           |
554  * | regs->ip                                           |
555  * +----------------------------------------------------+
556  * | regs->orig_ax = ~(interrupt number)                |
557  * +----------------------------------------------------+
558  * | return address                                     |
559  * +----------------------------------------------------+
560  */
561 ENTRY(interrupt_entry)
562         UNWIND_HINT_FUNC
563         ASM_CLAC
564         cld
565
566         testb   $3, CS-ORIG_RAX+8(%rsp)
567         jz      1f
568         SWAPGS
569
570         /*
571          * Switch to the thread stack. The IRET frame and orig_ax are
572          * on the stack, as well as the return address. RDI..R12 are
573          * not (yet) on the stack and space has not (yet) been
574          * allocated for them.
575          */
576         pushq   %rdi
577
578         /* Need to switch before accessing the thread stack. */
579         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi
580         movq    %rsp, %rdi
581         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
582
583          /*
584           * We have RDI, return address, and orig_ax on the stack on
585           * top of the IRET frame. That means offset=24
586           */
587         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdi offset=24
588
589         pushq   7*8(%rdi)               /* regs->ss */
590         pushq   6*8(%rdi)               /* regs->rsp */
591         pushq   5*8(%rdi)               /* regs->eflags */
592         pushq   4*8(%rdi)               /* regs->cs */
593         pushq   3*8(%rdi)               /* regs->ip */
594         pushq   2*8(%rdi)               /* regs->orig_ax */
595         pushq   8(%rdi)                 /* return address */
596         UNWIND_HINT_FUNC
597
598         movq    (%rdi), %rdi
599 1:
600
601         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
602         ENCODE_FRAME_POINTER 8
603
604         testb   $3, CS+8(%rsp)
605         jz      1f
606
607         /*
608          * IRQ from user mode.
609          *
610          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
611          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
612          * (which can take locks).  Since TRACE_IRQS_OFF is idempotent,
613          * the simplest way to handle it is to just call it twice if
614          * we enter from user mode.  There's no reason to optimize this since
615          * TRACE_IRQS_OFF is a no-op if lockdep is off.
616          */
617         TRACE_IRQS_OFF
618
619         CALL_enter_from_user_mode
620
621 1:
622         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%rdi save_ret=1
623         /* We entered an interrupt context - irqs are off: */
624         TRACE_IRQS_OFF
625
626         ret
627 END(interrupt_entry)
628
629
630 /* Interrupt entry/exit. */
631
632         /*
633          * The interrupt stubs push (~vector+0x80) onto the stack and
634          * then jump to common_interrupt.
635          */
636         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
637 common_interrupt:
638         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
639         call    interrupt_entry
640         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
641         call    do_IRQ  /* rdi points to pt_regs */
642         /* 0(%rsp): old RSP */
643 ret_from_intr:
644         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
645         TRACE_IRQS_OFF
646
647         LEAVE_IRQ_STACK
648
649         testb   $3, CS(%rsp)
650         jz      retint_kernel
651
652         /* Interrupt came from user space */
653 GLOBAL(retint_user)
654         mov     %rsp,%rdi
655         call    prepare_exit_to_usermode
656         TRACE_IRQS_IRETQ
657
658 GLOBAL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode)
659 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
660         /* Assert that pt_regs indicates user mode. */
661         testb   $3, CS(%rsp)
662         jnz     1f
663         ud2
664 1:
665 #endif
666         POP_REGS pop_rdi=0
667
668         /*
669          * The stack is now user RDI, orig_ax, RIP, CS, EFLAGS, RSP, SS.
670          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
671          */
672         movq    %rsp, %rdi
673         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
674
675         /* Copy the IRET frame to the trampoline stack. */
676         pushq   6*8(%rdi)       /* SS */
677         pushq   5*8(%rdi)       /* RSP */
678         pushq   4*8(%rdi)       /* EFLAGS */
679         pushq   3*8(%rdi)       /* CS */
680         pushq   2*8(%rdi)       /* RIP */
681
682         /* Push user RDI on the trampoline stack. */
683         pushq   (%rdi)
684
685         /*
686          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
687          * We can do future final exit work right here.
688          */
689
690         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
691
692         /* Restore RDI. */
693         popq    %rdi
694         SWAPGS
695         INTERRUPT_RETURN
696
697
698 /* Returning to kernel space */
699 retint_kernel:
700 #ifdef CONFIG_PREEMPT
701         /* Interrupts are off */
702         /* Check if we need preemption */
703         bt      $9, EFLAGS(%rsp)                /* were interrupts off? */
704         jnc     1f
705 0:      cmpl    $0, PER_CPU_VAR(__preempt_count)
706         jnz     1f
707         call    preempt_schedule_irq
708         jmp     0b
709 1:
710 #endif
711         /*
712          * The iretq could re-enable interrupts:
713          */
714         TRACE_IRQS_IRETQ
715
716 GLOBAL(restore_regs_and_return_to_kernel)
717 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
718         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
719         testb   $3, CS(%rsp)
720         jz      1f
721         ud2
722 1:
723 #endif
724         POP_REGS
725         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
726         /*
727          * ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE rely on IRET core serialization
728          * when returning from IPI handler.
729          */
730         INTERRUPT_RETURN
731
732 ENTRY(native_iret)
733         UNWIND_HINT_IRET_REGS
734         /*
735          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
736          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
737          */
738 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
739         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
740         jnz     native_irq_return_ldt
741 #endif
742
743 .global native_irq_return_iret
744 native_irq_return_iret:
745         /*
746          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
747          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
748          * Double-faults due to espfix64 are handled in do_double_fault.
749          * Other faults here are fatal.
750          */
751         iretq
752
753 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
754 native_irq_return_ldt:
755         /*
756          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
757          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
758          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
759          * of the ESPFIX stack.
760          *
761          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
762          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
763          *
764          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
765          *
766          * --- top of ESPFIX stack ---
767          * SS
768          * RSP
769          * RFLAGS
770          * CS
771          * RIP  <-- RSP points here when we're done
772          * RAX  <-- espfix_waddr points here
773          * --- bottom of ESPFIX stack ---
774          */
775
776         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
777         SWAPGS                                  /* to kernel GS */
778         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi   /* to kernel CR3 */
779
780         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
781         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
782         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
783         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
784         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
785         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
786         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
787         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
788         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
789         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
790         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
791         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
792         /* Now RAX == RSP. */
793
794         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
795
796         /*
797          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
798          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
799          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
800          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
801          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
802          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
803          */
804         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
805
806         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
807         SWAPGS                                  /* to user GS */
808         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
809
810         movq    %rax, %rsp
811         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
812
813         /*
814          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
815          * still read.
816          */
817         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
818
819         /*
820          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
821          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
822          * values.  We can now IRET back to userspace.
823          */
824         jmp     native_irq_return_iret
825 #endif
826 END(common_interrupt)
827
828 /*
829  * APIC interrupts.
830  */
831 .macro apicinterrupt3 num sym do_sym
832 ENTRY(\sym)
833         UNWIND_HINT_IRET_REGS
834         pushq   $~(\num)
835 .Lcommon_\sym:
836         call    interrupt_entry
837         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
838         call    \do_sym /* rdi points to pt_regs */
839         jmp     ret_from_intr
840 END(\sym)
841 .endm
842
843 /* Make sure APIC interrupt handlers end up in the irqentry section: */
844 #define PUSH_SECTION_IRQENTRY   .pushsection .irqentry.text, "ax"
845 #define POP_SECTION_IRQENTRY    .popsection
846
847 .macro apicinterrupt num sym do_sym
848 PUSH_SECTION_IRQENTRY
849 apicinterrupt3 \num \sym \do_sym
850 POP_SECTION_IRQENTRY
851 .endm
852
853 #ifdef CONFIG_SMP
854 apicinterrupt3 IRQ_MOVE_CLEANUP_VECTOR          irq_move_cleanup_interrupt      smp_irq_move_cleanup_interrupt
855 apicinterrupt3 REBOOT_VECTOR                    reboot_interrupt                smp_reboot_interrupt
856 #endif
857
858 #ifdef CONFIG_X86_UV
859 apicinterrupt3 UV_BAU_MESSAGE                   uv_bau_message_intr1            uv_bau_message_interrupt
860 #endif
861
862 apicinterrupt LOCAL_TIMER_VECTOR                apic_timer_interrupt            smp_apic_timer_interrupt
863 apicinterrupt X86_PLATFORM_IPI_VECTOR           x86_platform_ipi                smp_x86_platform_ipi
864
865 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM
866 apicinterrupt3 POSTED_INTR_VECTOR               kvm_posted_intr_ipi             smp_kvm_posted_intr_ipi
867 apicinterrupt3 POSTED_INTR_WAKEUP_VECTOR        kvm_posted_intr_wakeup_ipi      smp_kvm_posted_intr_wakeup_ipi
868 apicinterrupt3 POSTED_INTR_NESTED_VECTOR        kvm_posted_intr_nested_ipi      smp_kvm_posted_intr_nested_ipi
869 #endif
870
871 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD
872 apicinterrupt THRESHOLD_APIC_VECTOR             threshold_interrupt             smp_threshold_interrupt
873 #endif
874
875 #ifdef CONFIG_X86_MCE_AMD
876 apicinterrupt DEFERRED_ERROR_VECTOR             deferred_error_interrupt        smp_deferred_error_interrupt
877 #endif
878
879 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR
880 apicinterrupt THERMAL_APIC_VECTOR               thermal_interrupt               smp_thermal_interrupt
881 #endif
882
883 #ifdef CONFIG_SMP
884 apicinterrupt CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR       call_function_single_interrupt  smp_call_function_single_interrupt
885 apicinterrupt CALL_FUNCTION_VECTOR              call_function_interrupt         smp_call_function_interrupt
886 apicinterrupt RESCHEDULE_VECTOR                 reschedule_interrupt            smp_reschedule_interrupt
887 #endif
888
889 apicinterrupt ERROR_APIC_VECTOR                 error_interrupt                 smp_error_interrupt
890 apicinterrupt SPURIOUS_APIC_VECTOR              spurious_interrupt              smp_spurious_interrupt
891
892 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
893 apicinterrupt IRQ_WORK_VECTOR                   irq_work_interrupt              smp_irq_work_interrupt
894 #endif
895
896 /*
897  * Exception entry points.
898  */
899 #define CPU_TSS_IST(x) PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw) + (TSS_ist + ((x) - 1) * 8)
900
901 .macro idtentry sym do_sym has_error_code:req paranoid=0 shift_ist=-1
902 ENTRY(\sym)
903         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=\has_error_code*8
904
905         /* Sanity check */
906         .if \shift_ist != -1 && \paranoid == 0
907         .error "using shift_ist requires paranoid=1"
908         .endif
909
910         ASM_CLAC
911
912         .if \has_error_code == 0
913         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
914         .endif
915
916         .if \paranoid == 1
917         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)           /* If coming from userspace, switch stacks */
918         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
919         .endif
920
921         .if \paranoid
922         call    paranoid_entry
923         .else
924         call    error_entry
925         .endif
926         UNWIND_HINT_REGS
927         /* returned flag: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: don't need it */
928
929         .if \paranoid
930         .if \shift_ist != -1
931         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                    /* reload IDT in case of recursion */
932         .else
933         TRACE_IRQS_OFF
934         .endif
935         .endif
936
937         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
938
939         .if \has_error_code
940         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
941         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
942         .else
943         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
944         .endif
945
946         .if \shift_ist != -1
947         subq    $EXCEPTION_STKSZ, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
948         .endif
949
950         call    \do_sym
951
952         .if \shift_ist != -1
953         addq    $EXCEPTION_STKSZ, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
954         .endif
955
956         /* these procedures expect "no swapgs" flag in ebx */
957         .if \paranoid
958         jmp     paranoid_exit
959         .else
960         jmp     error_exit
961         .endif
962
963         .if \paranoid == 1
964         /*
965          * Entry from userspace.  Switch stacks and treat it
966          * as a normal entry.  This means that paranoid handlers
967          * run in real process context if user_mode(regs).
968          */
969 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
970         call    error_entry
971
972         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
973
974         .if \has_error_code
975         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
976         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
977         .else
978         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
979         .endif
980
981         call    \do_sym
982
983         jmp     error_exit                      /* %ebx: no swapgs flag */
984         .endif
985 END(\sym)
986 .endm
987
988 idtentry divide_error                   do_divide_error                 has_error_code=0
989 idtentry overflow                       do_overflow                     has_error_code=0
990 idtentry bounds                         do_bounds                       has_error_code=0
991 idtentry invalid_op                     do_invalid_op                   has_error_code=0
992 idtentry device_not_available           do_device_not_available         has_error_code=0
993 idtentry double_fault                   do_double_fault                 has_error_code=1 paranoid=2
994 idtentry coprocessor_segment_overrun    do_coprocessor_segment_overrun  has_error_code=0
995 idtentry invalid_TSS                    do_invalid_TSS                  has_error_code=1
996 idtentry segment_not_present            do_segment_not_present          has_error_code=1
997 idtentry spurious_interrupt_bug         do_spurious_interrupt_bug       has_error_code=0
998 idtentry coprocessor_error              do_coprocessor_error            has_error_code=0
999 idtentry alignment_check                do_alignment_check              has_error_code=1
1000 idtentry simd_coprocessor_error         do_simd_coprocessor_error       has_error_code=0
1001
1002
1003         /*
1004          * Reload gs selector with exception handling
1005          * edi:  new selector
1006          */
1007 ENTRY(native_load_gs_index)
1008         FRAME_BEGIN
1009         pushfq
1010         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY & ~CLBR_RDI)
1011         TRACE_IRQS_OFF
1012         SWAPGS
1013 .Lgs_change:
1014         movl    %edi, %gs
1015 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
1016         SWAPGS
1017         TRACE_IRQS_FLAGS (%rsp)
1018         popfq
1019         FRAME_END
1020         ret
1021 ENDPROC(native_load_gs_index)
1022 EXPORT_SYMBOL(native_load_gs_index)
1023
1024         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, bad_gs)
1025         .section .fixup, "ax"
1026         /* running with kernelgs */
1027 bad_gs:
1028         SWAPGS                                  /* switch back to user gs */
1029 .macro ZAP_GS
1030         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
1031         movl $__USER_DS, %eax
1032         movl %eax, %gs
1033 .endm
1034         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
1035         xorl    %eax, %eax
1036         movl    %eax, %gs
1037         jmp     2b
1038         .previous
1039
1040 /* Call softirq on interrupt stack. Interrupts are off. */
1041 ENTRY(do_softirq_own_stack)
1042         pushq   %rbp
1043         mov     %rsp, %rbp
1044         ENTER_IRQ_STACK regs=0 old_rsp=%r11
1045         call    __do_softirq
1046         LEAVE_IRQ_STACK regs=0
1047         leaveq
1048         ret
1049 ENDPROC(do_softirq_own_stack)
1050
1051 #ifdef CONFIG_XEN
1052 idtentry hypervisor_callback xen_do_hypervisor_callback has_error_code=0
1053
1054 /*
1055  * A note on the "critical region" in our callback handler.
1056  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
1057  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
1058  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
1059  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
1060  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
1061  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
1062  * like to avoid the possibility.
1063  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
1064  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
1065  * activation and restart the handler using the previous one.
1066  */
1067 ENTRY(xen_do_hypervisor_callback)               /* do_hypervisor_callback(struct *pt_regs) */
1068
1069 /*
1070  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
1071  * see the correct pointer to the pt_regs
1072  */
1073         UNWIND_HINT_FUNC
1074         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
1075         UNWIND_HINT_REGS
1076
1077         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%r10
1078         call    xen_evtchn_do_upcall
1079         LEAVE_IRQ_STACK
1080
1081 #ifndef CONFIG_PREEMPT
1082         call    xen_maybe_preempt_hcall
1083 #endif
1084         jmp     error_exit
1085 END(xen_do_hypervisor_callback)
1086
1087 /*
1088  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
1089  * We get here for two reasons:
1090  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
1091  *  2. Fault while executing IRET
1092  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
1093  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
1094  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
1095  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
1096  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
1097  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
1098  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
1099  */
1100 ENTRY(xen_failsafe_callback)
1101         UNWIND_HINT_EMPTY
1102         movl    %ds, %ecx
1103         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
1104         jne     1f
1105         movl    %es, %ecx
1106         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
1107         jne     1f
1108         movl    %fs, %ecx
1109         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
1110         jne     1f
1111         movl    %gs, %ecx
1112         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
1113         jne     1f
1114         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
1115         movq    (%rsp), %rcx
1116         movq    8(%rsp), %r11
1117         addq    $0x30, %rsp
1118         pushq   $0                              /* RIP */
1119         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1120         jmp     general_protection
1121 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
1122         movq    (%rsp), %rcx
1123         movq    8(%rsp), %r11
1124         addq    $0x30, %rsp
1125         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1126         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
1127         PUSH_AND_CLEAR_REGS
1128         ENCODE_FRAME_POINTER
1129         jmp     error_exit
1130 END(xen_failsafe_callback)
1131
1132 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1133         xen_hvm_callback_vector xen_evtchn_do_upcall
1134
1135 #endif /* CONFIG_XEN */
1136
1137 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1138 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1139         hyperv_callback_vector hyperv_vector_handler
1140
1141 apicinterrupt3 HYPERV_REENLIGHTENMENT_VECTOR \
1142         hyperv_reenlightenment_vector hyperv_reenlightenment_intr
1143
1144 apicinterrupt3 HYPERV_STIMER0_VECTOR \
1145         hv_stimer0_callback_vector hv_stimer0_vector_handler
1146 #endif /* CONFIG_HYPERV */
1147
1148 idtentry debug                  do_debug                has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=DEBUG_STACK
1149 idtentry int3                   do_int3                 has_error_code=0
1150 idtentry stack_segment          do_stack_segment        has_error_code=1
1151
1152 #ifdef CONFIG_XEN
1153 idtentry xennmi                 do_nmi                  has_error_code=0
1154 idtentry xendebug               do_debug                has_error_code=0
1155 idtentry xenint3                do_int3                 has_error_code=0
1156 #endif
1157
1158 idtentry general_protection     do_general_protection   has_error_code=1
1159 idtentry page_fault             do_page_fault           has_error_code=1
1160
1161 #ifdef CONFIG_KVM_GUEST
1162 idtentry async_page_fault       do_async_page_fault     has_error_code=1
1163 #endif
1164
1165 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1166 idtentry machine_check          do_mce                  has_error_code=0        paranoid=1
1167 #endif
1168
1169 /*
1170  * Save all registers in pt_regs, and switch gs if needed.
1171  * Use slow, but surefire "are we in kernel?" check.
1172  * Return: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: otherwise
1173  */
1174 ENTRY(paranoid_entry)
1175         UNWIND_HINT_FUNC
1176         cld
1177         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1178         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1179         movl    $1, %ebx
1180         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
1181         rdmsr
1182         testl   %edx, %edx
1183         js      1f                              /* negative -> in kernel */
1184         SWAPGS
1185         xorl    %ebx, %ebx
1186
1187 1:
1188         SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1189
1190         ret
1191 END(paranoid_entry)
1192
1193 /*
1194  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
1195  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
1196  * from kernel space.
1197  *
1198  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
1199  * in syscall entry), so checking for preemption here would
1200  * be complicated.  Fortunately, we there's no good reason
1201  * to try to handle preemption here.
1202  *
1203  * On entry, ebx is "no swapgs" flag (1: don't need swapgs, 0: need it)
1204  */
1205 ENTRY(paranoid_exit)
1206         UNWIND_HINT_REGS
1207         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1208         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
1209         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1210         jnz     .Lparanoid_exit_no_swapgs
1211         TRACE_IRQS_IRETQ
1212         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1213         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1214         jmp     .Lparanoid_exit_restore
1215 .Lparanoid_exit_no_swapgs:
1216         TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
1217         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1218 .Lparanoid_exit_restore:
1219         jmp restore_regs_and_return_to_kernel
1220 END(paranoid_exit)
1221
1222 /*
1223  * Save all registers in pt_regs, and switch GS if needed.
1224  * Return: EBX=0: came from user mode; EBX=1: otherwise
1225  */
1226 ENTRY(error_entry)
1227         UNWIND_HINT_FUNC
1228         cld
1229         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1230         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1231         testb   $3, CS+8(%rsp)
1232         jz      .Lerror_kernelspace
1233
1234         /*
1235          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1236          * from user mode due to an IRET fault.
1237          */
1238         SWAPGS
1239         /* We have user CR3.  Change to kernel CR3. */
1240         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1241
1242 .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs:
1243         /* Put us onto the real thread stack. */
1244         popq    %r12                            /* save return addr in %12 */
1245         movq    %rsp, %rdi                      /* arg0 = pt_regs pointer */
1246         call    sync_regs
1247         movq    %rax, %rsp                      /* switch stack */
1248         ENCODE_FRAME_POINTER
1249         pushq   %r12
1250
1251         /*
1252          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
1253          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
1254          * (which can take locks).
1255          */
1256         TRACE_IRQS_OFF
1257         CALL_enter_from_user_mode
1258         ret
1259
1260 .Lerror_entry_done:
1261         TRACE_IRQS_OFF
1262         ret
1263
1264         /*
1265          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1266          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1267          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1268          * for these here too.
1269          */
1270 .Lerror_kernelspace:
1271         incl    %ebx
1272         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1273         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1274         je      .Lerror_bad_iret
1275         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1276         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1277         je      .Lbstep_iret
1278         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1279         jne     .Lerror_entry_done
1280
1281         /*
1282          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1283          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1284          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1285          */
1286         SWAPGS
1287         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1288         jmp .Lerror_entry_done
1289
1290 .Lbstep_iret:
1291         /* Fix truncated RIP */
1292         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1293         /* fall through */
1294
1295 .Lerror_bad_iret:
1296         /*
1297          * We came from an IRET to user mode, so we have user
1298          * gsbase and CR3.  Switch to kernel gsbase and CR3:
1299          */
1300         SWAPGS
1301         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1302
1303         /*
1304          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1305          * as if we faulted immediately after IRET and clear EBX so that
1306          * error_exit knows that we will be returning to user mode.
1307          */
1308         mov     %rsp, %rdi
1309         call    fixup_bad_iret
1310         mov     %rax, %rsp
1311         decl    %ebx
1312         jmp     .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs
1313 END(error_entry)
1314
1315
1316 /*
1317  * On entry, EBX is a "return to kernel mode" flag:
1318  *   1: already in kernel mode, don't need SWAPGS
1319  *   0: user gsbase is loaded, we need SWAPGS and standard preparation for return to usermode
1320  */
1321 ENTRY(error_exit)
1322         UNWIND_HINT_REGS
1323         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1324         TRACE_IRQS_OFF
1325         testl   %ebx, %ebx
1326         jnz     retint_kernel
1327         jmp     retint_user
1328 END(error_exit)
1329
1330 /*
1331  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1332  * so we can use real assembly here.
1333  *
1334  * Registers:
1335  *      %r14: Used to save/restore the CR3 of the interrupted context
1336  *            when PAGE_TABLE_ISOLATION is in use.  Do not clobber.
1337  */
1338 ENTRY(nmi)
1339         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1340
1341         /*
1342          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1343          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1344          * This means that we can have nested NMIs where the next
1345          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1346          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1347          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1348          * anyway.
1349          *
1350          * To handle this case we do the following:
1351          *  Check the a special location on the stack that contains
1352          *  a variable that is set when NMIs are executing.
1353          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1354          *  is an NMI stack.
1355          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1356          *  stack then:
1357          *    o Set the special variable on the stack
1358          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1359          *      stack
1360          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1361          *    o Continue processing the NMI
1362          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1363          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1364          *    o return back to the first NMI
1365          *
1366          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1367          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1368          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1369          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1370          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1371          * NMI.
1372          *
1373          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1374          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1375          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1376          * other IST entries.
1377          */
1378
1379         ASM_CLAC
1380
1381         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1382         pushq   %rdx
1383
1384         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1385         jz      .Lnmi_from_kernel
1386
1387         /*
1388          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1389          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1390          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1391          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1392          * are off.
1393          *
1394          * We also must not push anything to the stack before switching
1395          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1396          */
1397
1398         swapgs
1399         cld
1400         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdx
1401         movq    %rsp, %rdx
1402         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
1403         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1404         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1405         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1406         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1407         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1408         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1409         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1410         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1411         PUSH_AND_CLEAR_REGS rdx=(%rdx)
1412         ENCODE_FRAME_POINTER
1413
1414         /*
1415          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1416          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1417          * done with the NMI stack.
1418          */
1419
1420         movq    %rsp, %rdi
1421         movq    $-1, %rsi
1422         call    do_nmi
1423
1424         /*
1425          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1426          * work, because we don't want to enable interrupts.
1427          */
1428         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1429
1430 .Lnmi_from_kernel:
1431         /*
1432          * Here's what our stack frame will look like:
1433          * +---------------------------------------------------------+
1434          * | original SS                                             |
1435          * | original Return RSP                                     |
1436          * | original RFLAGS                                         |
1437          * | original CS                                             |
1438          * | original RIP                                            |
1439          * +---------------------------------------------------------+
1440          * | temp storage for rdx                                    |
1441          * +---------------------------------------------------------+
1442          * | "NMI executing" variable                                |
1443          * +---------------------------------------------------------+
1444          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1445          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1446          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1447          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1448          * | iret RIP         }                                      |
1449          * +---------------------------------------------------------+
1450          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1451          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1452          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1453          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1454          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1455          * +---------------------------------------------------------+
1456          * | pt_regs                                                 |
1457          * +---------------------------------------------------------+
1458          *
1459          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1460          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1461          * space for the asm code here.
1462          *
1463          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1464          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1465          * processing.
1466          *
1467          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1468          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1469          * frame pointing to the final return target.
1470          */
1471
1472         /*
1473          * Determine whether we're a nested NMI.
1474          *
1475          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1476          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1477          * modify the "iret" frame because it's being written by
1478          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1479          * about to about to call do_nmi anyway, so we can just
1480          * resume the outer NMI.
1481          */
1482
1483         movq    $repeat_nmi, %rdx
1484         cmpq    8(%rsp), %rdx
1485         ja      1f
1486         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1487         cmpq    8(%rsp), %rdx
1488         ja      nested_nmi_out
1489 1:
1490
1491         /*
1492          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1493          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1494          * before IRET.
1495          */
1496         cmpl    $1, -8(%rsp)
1497         je      nested_nmi
1498
1499         /*
1500          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1501          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1502          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1503          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1504          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1505          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1506          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1507          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1508          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1509          * "NMI executing".
1510          */
1511         lea     6*8(%rsp), %rdx
1512         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1513         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1514         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1515         ja      first_nmi
1516
1517         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1518         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1519         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1520         jb      first_nmi
1521
1522         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1523
1524         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1525         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1526
1527         /* This is a nested NMI. */
1528
1529 nested_nmi:
1530         /*
1531          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1532          * iteration of NMI handling.
1533          */
1534         subq    $8, %rsp
1535         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1536         pushq   $__KERNEL_DS
1537         pushq   %rdx
1538         pushfq
1539         pushq   $__KERNEL_CS
1540         pushq   $repeat_nmi
1541
1542         /* Put stack back */
1543         addq    $(6*8), %rsp
1544
1545 nested_nmi_out:
1546         popq    %rdx
1547
1548         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1549         iretq
1550
1551 first_nmi:
1552         /* Restore rdx. */
1553         movq    (%rsp), %rdx
1554
1555         /* Make room for "NMI executing". */
1556         pushq   $0
1557
1558         /* Leave room for the "iret" frame */
1559         subq    $(5*8), %rsp
1560
1561         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1562         .rept 5
1563         pushq   11*8(%rsp)
1564         .endr
1565         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1566
1567         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1568
1569 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1570         /*
1571          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1572          * default because IRET is very expensive.
1573          */
1574         pushq   $0              /* SS */
1575         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1576         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1577         pushfq                  /* RFLAGS */
1578         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1579         pushq   $1f             /* RIP */
1580         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1581         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1582 1:
1583 #endif
1584
1585 repeat_nmi:
1586         /*
1587          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1588          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1589          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1590          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1591          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1592          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1593          * NMI will update.
1594          *
1595          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1596          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1597          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1598          * gsbase if needed before we call do_nmi.  "NMI executing"
1599          * is zero.
1600          */
1601         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1602
1603         /*
1604          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1605          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1606          * it or it will end up containing garbage.
1607          */
1608         addq    $(10*8), %rsp
1609         .rept 5
1610         pushq   -6*8(%rsp)
1611         .endr
1612         subq    $(5*8), %rsp
1613 end_repeat_nmi:
1614
1615         /*
1616          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1617          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1618          * frame to point back to repeat_nmi.
1619          */
1620         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1621
1622         /*
1623          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1624          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1625          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1626          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1627          * exceptions might do.
1628          */
1629         call    paranoid_entry
1630         UNWIND_HINT_REGS
1631
1632         /* paranoidentry do_nmi, 0; without TRACE_IRQS_OFF */
1633         movq    %rsp, %rdi
1634         movq    $-1, %rsi
1635         call    do_nmi
1636
1637         RESTORE_CR3 scratch_reg=%r15 save_reg=%r14
1638
1639         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1640         jnz     nmi_restore
1641 nmi_swapgs:
1642         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1643 nmi_restore:
1644         POP_REGS
1645
1646         /*
1647          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1648          * at the "iret" frame.
1649          */
1650         addq    $6*8, %rsp
1651
1652         /*
1653          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1654          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1655          * the SYSCALL entry and exit paths.
1656          *
1657          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1658          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1659          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1660          */
1661         std
1662         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1663
1664         /*
1665          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1666          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1667          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1668          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1669          */
1670         iretq
1671 END(nmi)
1672
1673 ENTRY(ignore_sysret)
1674         UNWIND_HINT_EMPTY
1675         mov     $-ENOSYS, %eax
1676         sysret
1677 END(ignore_sysret)
1678
1679 ENTRY(rewind_stack_do_exit)
1680         UNWIND_HINT_FUNC
1681         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1682         xorl    %ebp, %ebp
1683
1684         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rax
1685         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1686         UNWIND_HINT_FUNC sp_offset=PTREGS_SIZE
1687
1688         call    do_exit
1689 END(rewind_stack_do_exit)