d656924eefc233a9121eeb5762a4c3563fd4e21b
[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/arch/x86/entry_64.rst
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  * - SYM_FUNC_START/END:Define functions in the symbol table.
19  * - idtentry:          Define exception entry points.
20  */
21 #include <linux/export.h>
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/frame.h>
39 #include <asm/trapnr.h>
40 #include <asm/nospec-branch.h>
41 #include <asm/fsgsbase.h>
42 #include <linux/err.h>
43
44 #include "calling.h"
45
46 .code64
47 .section .entry.text, "ax"
48
49 /*
50  * 64-bit SYSCALL instruction entry. Up to 6 arguments in registers.
51  *
52  * This is the only entry point used for 64-bit system calls.  The
53  * hardware interface is reasonably well designed and the register to
54  * argument mapping Linux uses fits well with the registers that are
55  * available when SYSCALL is used.
56  *
57  * SYSCALL instructions can be found inlined in libc implementations as
58  * well as some other programs and libraries.  There are also a handful
59  * of SYSCALL instructions in the vDSO used, for example, as a
60  * clock_gettimeofday fallback.
61  *
62  * 64-bit SYSCALL saves rip to rcx, clears rflags.RF, then saves rflags to r11,
63  * then loads new ss, cs, and rip from previously programmed MSRs.
64  * rflags gets masked by a value from another MSR (so CLD and CLAC
65  * are not needed). SYSCALL does not save anything on the stack
66  * and does not change rsp.
67  *
68  * Registers on entry:
69  * rax  system call number
70  * rcx  return address
71  * r11  saved rflags (note: r11 is callee-clobbered register in C ABI)
72  * rdi  arg0
73  * rsi  arg1
74  * rdx  arg2
75  * r10  arg3 (needs to be moved to rcx to conform to C ABI)
76  * r8   arg4
77  * r9   arg5
78  * (note: r12-r15, rbp, rbx are callee-preserved in C ABI)
79  *
80  * Only called from user space.
81  *
82  * When user can change pt_regs->foo always force IRET. That is because
83  * it deals with uncanonical addresses better. SYSRET has trouble
84  * with them due to bugs in both AMD and Intel CPUs.
85  */
86
87 SYM_CODE_START(entry_SYSCALL_64)
88         UNWIND_HINT_ENTRY
89         ENDBR
90
91         swapgs
92         /* tss.sp2 is scratch space. */
93         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)
94         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
95         movq    PER_CPU_VAR(pcpu_hot + X86_top_of_stack), %rsp
96
97 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_64_safe_stack, SYM_L_GLOBAL)
98         ANNOTATE_NOENDBR
99
100         /* Construct struct pt_regs on stack */
101         pushq   $__USER_DS                              /* pt_regs->ss */
102         pushq   PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)       /* pt_regs->sp */
103         pushq   %r11                                    /* pt_regs->flags */
104         pushq   $__USER_CS                              /* pt_regs->cs */
105         pushq   %rcx                                    /* pt_regs->ip */
106 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
107         pushq   %rax                                    /* pt_regs->orig_ax */
108
109         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
110
111         /* IRQs are off. */
112         movq    %rsp, %rdi
113         /* Sign extend the lower 32bit as syscall numbers are treated as int */
114         movslq  %eax, %rsi
115
116         /* clobbers %rax, make sure it is after saving the syscall nr */
117         IBRS_ENTER
118         UNTRAIN_RET
119
120         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
121
122         /*
123          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
124          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
125          * go to the slow exit path.
126          * In the Xen PV case we must use iret anyway.
127          */
128
129         ALTERNATIVE "", "jmp    swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode", \
130                 X86_FEATURE_XENPV
131
132         movq    RCX(%rsp), %rcx
133         movq    RIP(%rsp), %r11
134
135         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
136         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
137
138         /*
139          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
140          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
141          * the kernel, since userspace controls RSP.
142          *
143          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
144          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
145          *
146          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
147          * depending on paging mode) in the address.
148          */
149 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
150         ALTERNATIVE "shl $(64 - 48), %rcx; sar $(64 - 48), %rcx", \
151                 "shl $(64 - 57), %rcx; sar $(64 - 57), %rcx", X86_FEATURE_LA57
152 #else
153         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
154         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
155 #endif
156
157         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
158         cmpq    %rcx, %r11
159         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
160
161         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
162         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
163
164         movq    R11(%rsp), %r11
165         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
166         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
167
168         /*
169          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
170          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
171          * need to restore it correctly.
172          *
173          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
174          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
175          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
176          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
177          * this user code:
178          *
179          *           movq       $stuck_here, %rcx
180          *           pushfq
181          *           popq %r11
182          *   stuck_here:
183          *
184          * would never get past 'stuck_here'.
185          */
186         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
187         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
188
189         /* nothing to check for RSP */
190
191         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
192         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
193
194         /*
195          * We win! This label is here just for ease of understanding
196          * perf profiles. Nothing jumps here.
197          */
198 syscall_return_via_sysret:
199         IBRS_EXIT
200         POP_REGS pop_rdi=0
201
202         /*
203          * Now all regs are restored except RSP and RDI.
204          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
205          */
206         movq    %rsp, %rdi
207         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
208         UNWIND_HINT_END_OF_STACK
209
210         pushq   RSP-RDI(%rdi)   /* RSP */
211         pushq   (%rdi)          /* RDI */
212
213         /*
214          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
215          * We can do future final exit work right here.
216          */
217         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
218
219         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
220
221         popq    %rdi
222         popq    %rsp
223 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETQ_unsafe_stack, SYM_L_GLOBAL)
224         ANNOTATE_NOENDBR
225         swapgs
226         sysretq
227 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSRETQ_end, SYM_L_GLOBAL)
228         ANNOTATE_NOENDBR
229         int3
230 SYM_CODE_END(entry_SYSCALL_64)
231
232 /*
233  * %rdi: prev task
234  * %rsi: next task
235  */
236 .pushsection .text, "ax"
237 SYM_FUNC_START(__switch_to_asm)
238         /*
239          * Save callee-saved registers
240          * This must match the order in inactive_task_frame
241          */
242         pushq   %rbp
243         pushq   %rbx
244         pushq   %r12
245         pushq   %r13
246         pushq   %r14
247         pushq   %r15
248
249         /* switch stack */
250         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
251         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
252
253 #ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR
254         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
255         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(fixed_percpu_data) + FIXED_stack_canary
256 #endif
257
258         /*
259          * When switching from a shallower to a deeper call stack
260          * the RSB may either underflow or use entries populated
261          * with userspace addresses. On CPUs where those concerns
262          * exist, overwrite the RSB with entries which capture
263          * speculative execution to prevent attack.
264          */
265         FILL_RETURN_BUFFER %r12, RSB_CLEAR_LOOPS, X86_FEATURE_RSB_CTXSW
266
267         /* restore callee-saved registers */
268         popq    %r15
269         popq    %r14
270         popq    %r13
271         popq    %r12
272         popq    %rbx
273         popq    %rbp
274
275         jmp     __switch_to
276 SYM_FUNC_END(__switch_to_asm)
277 .popsection
278
279 /*
280  * A newly forked process directly context switches into this address.
281  *
282  * rax: prev task we switched from
283  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
284  * r12: kernel thread arg
285  */
286 .pushsection .text, "ax"
287 SYM_CODE_START(ret_from_fork_asm)
288         /*
289          * This is the start of the kernel stack; even through there's a
290          * register set at the top, the regset isn't necessarily coherent
291          * (consider kthreads) and one cannot unwind further.
292          *
293          * This ensures stack unwinds of kernel threads terminate in a known
294          * good state.
295          */
296         UNWIND_HINT_END_OF_STACK
297         ANNOTATE_NOENDBR // copy_thread
298         CALL_DEPTH_ACCOUNT
299
300         movq    %rax, %rdi              /* prev */
301         movq    %rsp, %rsi              /* regs */
302         movq    %rbx, %rdx              /* fn */
303         movq    %r12, %rcx              /* fn_arg */
304         call    ret_from_fork
305
306         /*
307          * Set the stack state to what is expected for the target function
308          * -- at this point the register set should be a valid user set
309          * and unwind should work normally.
310          */
311         UNWIND_HINT_REGS
312         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
313 SYM_CODE_END(ret_from_fork_asm)
314 .popsection
315
316 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
317 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
318         pushq %rax
319         SAVE_FLAGS
320         testl $X86_EFLAGS_IF, %eax
321         jz .Lokay_\@
322         ud2
323 .Lokay_\@:
324         popq %rax
325 #endif
326 .endm
327
328 SYM_CODE_START(xen_error_entry)
329         ANNOTATE_NOENDBR
330         UNWIND_HINT_FUNC
331         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
332         ENCODE_FRAME_POINTER 8
333         UNTRAIN_RET_FROM_CALL
334         RET
335 SYM_CODE_END(xen_error_entry)
336
337 /**
338  * idtentry_body - Macro to emit code calling the C function
339  * @cfunc:              C function to be called
340  * @has_error_code:     Hardware pushed error code on stack
341  */
342 .macro idtentry_body cfunc has_error_code:req
343
344         /*
345          * Call error_entry() and switch to the task stack if from userspace.
346          *
347          * When in XENPV, it is already in the task stack, and it can't fault
348          * for native_iret() nor native_load_gs_index() since XENPV uses its
349          * own pvops for IRET and load_gs_index().  And it doesn't need to
350          * switch the CR3.  So it can skip invoking error_entry().
351          */
352         ALTERNATIVE "call error_entry; movq %rax, %rsp", \
353                     "call xen_error_entry", X86_FEATURE_XENPV
354
355         ENCODE_FRAME_POINTER
356         UNWIND_HINT_REGS
357
358         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer into 1st argument*/
359
360         .if \has_error_code == 1
361                 movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi    /* get error code into 2nd argument*/
362                 movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)     /* no syscall to restart */
363         .endif
364
365         call    \cfunc
366
367         /* For some configurations \cfunc ends up being a noreturn. */
368         REACHABLE
369
370         jmp     error_return
371 .endm
372
373 /**
374  * idtentry - Macro to generate entry stubs for simple IDT entries
375  * @vector:             Vector number
376  * @asmsym:             ASM symbol for the entry point
377  * @cfunc:              C function to be called
378  * @has_error_code:     Hardware pushed error code on stack
379  *
380  * The macro emits code to set up the kernel context for straight forward
381  * and simple IDT entries. No IST stack, no paranoid entry checks.
382  */
383 .macro idtentry vector asmsym cfunc has_error_code:req
384 SYM_CODE_START(\asmsym)
385
386         .if \vector == X86_TRAP_BP
387                 /* #BP advances %rip to the next instruction */
388                 UNWIND_HINT_IRET_ENTRY offset=\has_error_code*8 signal=0
389         .else
390                 UNWIND_HINT_IRET_ENTRY offset=\has_error_code*8
391         .endif
392
393         ENDBR
394         ASM_CLAC
395         cld
396
397         .if \has_error_code == 0
398                 pushq   $-1                     /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
399         .endif
400
401         .if \vector == X86_TRAP_BP
402                 /*
403                  * If coming from kernel space, create a 6-word gap to allow the
404                  * int3 handler to emulate a call instruction.
405                  */
406                 testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)
407                 jnz     .Lfrom_usermode_no_gap_\@
408                 .rept   6
409                 pushq   5*8(%rsp)
410                 .endr
411                 UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
412 .Lfrom_usermode_no_gap_\@:
413         .endif
414
415         idtentry_body \cfunc \has_error_code
416
417 _ASM_NOKPROBE(\asmsym)
418 SYM_CODE_END(\asmsym)
419 .endm
420
421 /*
422  * Interrupt entry/exit.
423  *
424  + The interrupt stubs push (vector) onto the stack, which is the error_code
425  * position of idtentry exceptions, and jump to one of the two idtentry points
426  * (common/spurious).
427  *
428  * common_interrupt is a hotpath, align it to a cache line
429  */
430 .macro idtentry_irq vector cfunc
431         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
432         idtentry \vector asm_\cfunc \cfunc has_error_code=1
433 .endm
434
435 /*
436  * System vectors which invoke their handlers directly and are not
437  * going through the regular common device interrupt handling code.
438  */
439 .macro idtentry_sysvec vector cfunc
440         idtentry \vector asm_\cfunc \cfunc has_error_code=0
441 .endm
442
443 /**
444  * idtentry_mce_db - Macro to generate entry stubs for #MC and #DB
445  * @vector:             Vector number
446  * @asmsym:             ASM symbol for the entry point
447  * @cfunc:              C function to be called
448  *
449  * The macro emits code to set up the kernel context for #MC and #DB
450  *
451  * If the entry comes from user space it uses the normal entry path
452  * including the return to user space work and preemption checks on
453  * exit.
454  *
455  * If hits in kernel mode then it needs to go through the paranoid
456  * entry as the exception can hit any random state. No preemption
457  * check on exit to keep the paranoid path simple.
458  */
459 .macro idtentry_mce_db vector asmsym cfunc
460 SYM_CODE_START(\asmsym)
461         UNWIND_HINT_IRET_ENTRY
462         ENDBR
463         ASM_CLAC
464         cld
465
466         pushq   $-1                     /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
467
468         /*
469          * If the entry is from userspace, switch stacks and treat it as
470          * a normal entry.
471          */
472         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)
473         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
474
475         /* paranoid_entry returns GS information for paranoid_exit in EBX. */
476         call    paranoid_entry
477
478         UNWIND_HINT_REGS
479
480         movq    %rsp, %rdi              /* pt_regs pointer */
481
482         call    \cfunc
483
484         jmp     paranoid_exit
485
486         /* Switch to the regular task stack and use the noist entry point */
487 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
488         idtentry_body noist_\cfunc, has_error_code=0
489
490 _ASM_NOKPROBE(\asmsym)
491 SYM_CODE_END(\asmsym)
492 .endm
493
494 #ifdef CONFIG_AMD_MEM_ENCRYPT
495 /**
496  * idtentry_vc - Macro to generate entry stub for #VC
497  * @vector:             Vector number
498  * @asmsym:             ASM symbol for the entry point
499  * @cfunc:              C function to be called
500  *
501  * The macro emits code to set up the kernel context for #VC. The #VC handler
502  * runs on an IST stack and needs to be able to cause nested #VC exceptions.
503  *
504  * To make this work the #VC entry code tries its best to pretend it doesn't use
505  * an IST stack by switching to the task stack if coming from user-space (which
506  * includes early SYSCALL entry path) or back to the stack in the IRET frame if
507  * entered from kernel-mode.
508  *
509  * If entered from kernel-mode the return stack is validated first, and if it is
510  * not safe to use (e.g. because it points to the entry stack) the #VC handler
511  * will switch to a fall-back stack (VC2) and call a special handler function.
512  *
513  * The macro is only used for one vector, but it is planned to be extended in
514  * the future for the #HV exception.
515  */
516 .macro idtentry_vc vector asmsym cfunc
517 SYM_CODE_START(\asmsym)
518         UNWIND_HINT_IRET_ENTRY
519         ENDBR
520         ASM_CLAC
521         cld
522
523         /*
524          * If the entry is from userspace, switch stacks and treat it as
525          * a normal entry.
526          */
527         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)
528         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
529
530         /*
531          * paranoid_entry returns SWAPGS flag for paranoid_exit in EBX.
532          * EBX == 0 -> SWAPGS, EBX == 1 -> no SWAPGS
533          */
534         call    paranoid_entry
535
536         UNWIND_HINT_REGS
537
538         /*
539          * Switch off the IST stack to make it free for nested exceptions. The
540          * vc_switch_off_ist() function will switch back to the interrupted
541          * stack if it is safe to do so. If not it switches to the VC fall-back
542          * stack.
543          */
544         movq    %rsp, %rdi              /* pt_regs pointer */
545         call    vc_switch_off_ist
546         movq    %rax, %rsp              /* Switch to new stack */
547
548         ENCODE_FRAME_POINTER
549         UNWIND_HINT_REGS
550
551         /* Update pt_regs */
552         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi    /* get error code into 2nd argument*/
553         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)     /* no syscall to restart */
554
555         movq    %rsp, %rdi              /* pt_regs pointer */
556
557         call    kernel_\cfunc
558
559         /*
560          * No need to switch back to the IST stack. The current stack is either
561          * identical to the stack in the IRET frame or the VC fall-back stack,
562          * so it is definitely mapped even with PTI enabled.
563          */
564         jmp     paranoid_exit
565
566         /* Switch to the regular task stack */
567 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
568         idtentry_body user_\cfunc, has_error_code=1
569
570 _ASM_NOKPROBE(\asmsym)
571 SYM_CODE_END(\asmsym)
572 .endm
573 #endif
574
575 /*
576  * Double fault entry. Straight paranoid. No checks from which context
577  * this comes because for the espfix induced #DF this would do the wrong
578  * thing.
579  */
580 .macro idtentry_df vector asmsym cfunc
581 SYM_CODE_START(\asmsym)
582         UNWIND_HINT_IRET_ENTRY offset=8
583         ENDBR
584         ASM_CLAC
585         cld
586
587         /* paranoid_entry returns GS information for paranoid_exit in EBX. */
588         call    paranoid_entry
589         UNWIND_HINT_REGS
590
591         movq    %rsp, %rdi              /* pt_regs pointer into first argument */
592         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi    /* get error code into 2nd argument*/
593         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)     /* no syscall to restart */
594         call    \cfunc
595
596         /* For some configurations \cfunc ends up being a noreturn. */
597         REACHABLE
598
599         jmp     paranoid_exit
600
601 _ASM_NOKPROBE(\asmsym)
602 SYM_CODE_END(\asmsym)
603 .endm
604
605 /*
606  * Include the defines which emit the idt entries which are shared
607  * shared between 32 and 64 bit and emit the __irqentry_text_* markers
608  * so the stacktrace boundary checks work.
609  */
610         __ALIGN
611         .globl __irqentry_text_start
612 __irqentry_text_start:
613
614 #include <asm/idtentry.h>
615
616         __ALIGN
617         .globl __irqentry_text_end
618 __irqentry_text_end:
619         ANNOTATE_NOENDBR
620
621 SYM_CODE_START_LOCAL(common_interrupt_return)
622 SYM_INNER_LABEL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode, SYM_L_GLOBAL)
623         IBRS_EXIT
624 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
625         /* Assert that pt_regs indicates user mode. */
626         testb   $3, CS(%rsp)
627         jnz     1f
628         ud2
629 1:
630 #endif
631 #ifdef CONFIG_XEN_PV
632         ALTERNATIVE "", "jmp xenpv_restore_regs_and_return_to_usermode", X86_FEATURE_XENPV
633 #endif
634
635         POP_REGS pop_rdi=0
636
637         /*
638          * The stack is now user RDI, orig_ax, RIP, CS, EFLAGS, RSP, SS.
639          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
640          */
641         movq    %rsp, %rdi
642         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
643         UNWIND_HINT_END_OF_STACK
644
645         /* Copy the IRET frame to the trampoline stack. */
646         pushq   6*8(%rdi)       /* SS */
647         pushq   5*8(%rdi)       /* RSP */
648         pushq   4*8(%rdi)       /* EFLAGS */
649         pushq   3*8(%rdi)       /* CS */
650         pushq   2*8(%rdi)       /* RIP */
651
652         /* Push user RDI on the trampoline stack. */
653         pushq   (%rdi)
654
655         /*
656          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
657          * We can do future final exit work right here.
658          */
659         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
660
661         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
662
663         /* Restore RDI. */
664         popq    %rdi
665         swapgs
666         jmp     .Lnative_iret
667
668
669 SYM_INNER_LABEL(restore_regs_and_return_to_kernel, SYM_L_GLOBAL)
670 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
671         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
672         testb   $3, CS(%rsp)
673         jz      1f
674         ud2
675 1:
676 #endif
677         POP_REGS
678         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
679         /*
680          * ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE rely on IRET core serialization
681          * when returning from IPI handler.
682          */
683 #ifdef CONFIG_XEN_PV
684 SYM_INNER_LABEL(early_xen_iret_patch, SYM_L_GLOBAL)
685         ANNOTATE_NOENDBR
686         .byte 0xe9
687         .long .Lnative_iret - (. + 4)
688 #endif
689
690 .Lnative_iret:
691         UNWIND_HINT_IRET_REGS
692         /*
693          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
694          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
695          */
696 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
697         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
698         jnz     native_irq_return_ldt
699 #endif
700
701 SYM_INNER_LABEL(native_irq_return_iret, SYM_L_GLOBAL)
702         ANNOTATE_NOENDBR // exc_double_fault
703         /*
704          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
705          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
706          * Double-faults due to espfix64 are handled in exc_double_fault.
707          * Other faults here are fatal.
708          */
709         iretq
710
711 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
712 native_irq_return_ldt:
713         /*
714          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
715          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
716          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
717          * of the ESPFIX stack.
718          *
719          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
720          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
721          *
722          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
723          *
724          * --- top of ESPFIX stack ---
725          * SS
726          * RSP
727          * RFLAGS
728          * CS
729          * RIP  <-- RSP points here when we're done
730          * RAX  <-- espfix_waddr points here
731          * --- bottom of ESPFIX stack ---
732          */
733
734         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
735         swapgs                                  /* to kernel GS */
736         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi   /* to kernel CR3 */
737
738         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
739         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
740         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
741         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
742         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
743         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
744         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
745         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
746         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
747         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
748         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
749         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
750         /* Now RAX == RSP. */
751
752         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
753
754         /*
755          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
756          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
757          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
758          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
759          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
760          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
761          */
762         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
763
764         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
765         swapgs                                  /* to user GS */
766         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
767
768         movq    %rax, %rsp
769         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
770
771         /*
772          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
773          * still read.
774          */
775         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
776
777         /*
778          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
779          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
780          * values.  We can now IRET back to userspace.
781          */
782         jmp     native_irq_return_iret
783 #endif
784 SYM_CODE_END(common_interrupt_return)
785 _ASM_NOKPROBE(common_interrupt_return)
786
787 /*
788  * Reload gs selector with exception handling
789  *  di:  new selector
790  *
791  * Is in entry.text as it shouldn't be instrumented.
792  */
793 SYM_FUNC_START(asm_load_gs_index)
794         FRAME_BEGIN
795         swapgs
796 .Lgs_change:
797         ANNOTATE_NOENDBR // error_entry
798         movl    %edi, %gs
799 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
800         swapgs
801         FRAME_END
802         RET
803
804         /* running with kernelgs */
805 .Lbad_gs:
806         swapgs                                  /* switch back to user gs */
807 .macro ZAP_GS
808         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
809         movl $__USER_DS, %eax
810         movl %eax, %gs
811 .endm
812         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
813         xorl    %eax, %eax
814         movl    %eax, %gs
815         jmp     2b
816
817         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, .Lbad_gs)
818
819 SYM_FUNC_END(asm_load_gs_index)
820 EXPORT_SYMBOL(asm_load_gs_index)
821
822 #ifdef CONFIG_XEN_PV
823 /*
824  * A note on the "critical region" in our callback handler.
825  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
826  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
827  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
828  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
829  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
830  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
831  * like to avoid the possibility.
832  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
833  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
834  * activation and restart the handler using the previous one.
835  *
836  * C calling convention: exc_xen_hypervisor_callback(struct *pt_regs)
837  */
838         __FUNC_ALIGN
839 SYM_CODE_START_LOCAL_NOALIGN(exc_xen_hypervisor_callback)
840
841 /*
842  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
843  * see the correct pointer to the pt_regs
844  */
845         UNWIND_HINT_FUNC
846         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
847         UNWIND_HINT_REGS
848
849         call    xen_pv_evtchn_do_upcall
850
851         jmp     error_return
852 SYM_CODE_END(exc_xen_hypervisor_callback)
853
854 /*
855  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
856  * We get here for two reasons:
857  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
858  *  2. Fault while executing IRET
859  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
860  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
861  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
862  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
863  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
864  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
865  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
866  */
867         __FUNC_ALIGN
868 SYM_CODE_START_NOALIGN(xen_failsafe_callback)
869         UNWIND_HINT_UNDEFINED
870         ENDBR
871         movl    %ds, %ecx
872         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
873         jne     1f
874         movl    %es, %ecx
875         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
876         jne     1f
877         movl    %fs, %ecx
878         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
879         jne     1f
880         movl    %gs, %ecx
881         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
882         jne     1f
883         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
884         movq    (%rsp), %rcx
885         movq    8(%rsp), %r11
886         addq    $0x30, %rsp
887         pushq   $0                              /* RIP */
888         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
889         jmp     asm_exc_general_protection
890 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
891         movq    (%rsp), %rcx
892         movq    8(%rsp), %r11
893         addq    $0x30, %rsp
894         UNWIND_HINT_IRET_REGS
895         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
896         PUSH_AND_CLEAR_REGS
897         ENCODE_FRAME_POINTER
898         jmp     error_return
899 SYM_CODE_END(xen_failsafe_callback)
900 #endif /* CONFIG_XEN_PV */
901
902 /*
903  * Save all registers in pt_regs. Return GSBASE related information
904  * in EBX depending on the availability of the FSGSBASE instructions:
905  *
906  * FSGSBASE     R/EBX
907  *     N        0 -> SWAPGS on exit
908  *              1 -> no SWAPGS on exit
909  *
910  *     Y        GSBASE value at entry, must be restored in paranoid_exit
911  *
912  * R14 - old CR3
913  * R15 - old SPEC_CTRL
914  */
915 SYM_CODE_START(paranoid_entry)
916         ANNOTATE_NOENDBR
917         UNWIND_HINT_FUNC
918         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
919         ENCODE_FRAME_POINTER 8
920
921         /*
922          * Always stash CR3 in %r14.  This value will be restored,
923          * verbatim, at exit.  Needed if paranoid_entry interrupted
924          * another entry that already switched to the user CR3 value
925          * but has not yet returned to userspace.
926          *
927          * This is also why CS (stashed in the "iret frame" by the
928          * hardware at entry) can not be used: this may be a return
929          * to kernel code, but with a user CR3 value.
930          *
931          * Switching CR3 does not depend on kernel GSBASE so it can
932          * be done before switching to the kernel GSBASE. This is
933          * required for FSGSBASE because the kernel GSBASE has to
934          * be retrieved from a kernel internal table.
935          */
936         SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax save_reg=%r14
937
938         /*
939          * Handling GSBASE depends on the availability of FSGSBASE.
940          *
941          * Without FSGSBASE the kernel enforces that negative GSBASE
942          * values indicate kernel GSBASE. With FSGSBASE no assumptions
943          * can be made about the GSBASE value when entering from user
944          * space.
945          */
946         ALTERNATIVE "jmp .Lparanoid_entry_checkgs", "", X86_FEATURE_FSGSBASE
947
948         /*
949          * Read the current GSBASE and store it in %rbx unconditionally,
950          * retrieve and set the current CPUs kernel GSBASE. The stored value
951          * has to be restored in paranoid_exit unconditionally.
952          *
953          * The unconditional write to GS base below ensures that no subsequent
954          * loads based on a mispredicted GS base can happen, therefore no LFENCE
955          * is needed here.
956          */
957         SAVE_AND_SET_GSBASE scratch_reg=%rax save_reg=%rbx
958         jmp .Lparanoid_gsbase_done
959
960 .Lparanoid_entry_checkgs:
961         /* EBX = 1 -> kernel GSBASE active, no restore required */
962         movl    $1, %ebx
963
964         /*
965          * The kernel-enforced convention is a negative GSBASE indicates
966          * a kernel value. No SWAPGS needed on entry and exit.
967          */
968         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
969         rdmsr
970         testl   %edx, %edx
971         js      .Lparanoid_kernel_gsbase
972
973         /* EBX = 0 -> SWAPGS required on exit */
974         xorl    %ebx, %ebx
975         swapgs
976 .Lparanoid_kernel_gsbase:
977         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
978 .Lparanoid_gsbase_done:
979
980         /*
981          * Once we have CR3 and %GS setup save and set SPEC_CTRL. Just like
982          * CR3 above, keep the old value in a callee saved register.
983          */
984         IBRS_ENTER save_reg=%r15
985         UNTRAIN_RET_FROM_CALL
986
987         RET
988 SYM_CODE_END(paranoid_entry)
989
990 /*
991  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
992  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
993  * from kernel space.
994  *
995  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
996  * in syscall entry), so checking for preemption here would
997  * be complicated.  Fortunately, there's no good reason to try
998  * to handle preemption here.
999  *
1000  * R/EBX contains the GSBASE related information depending on the
1001  * availability of the FSGSBASE instructions:
1002  *
1003  * FSGSBASE     R/EBX
1004  *     N        0 -> SWAPGS on exit
1005  *              1 -> no SWAPGS on exit
1006  *
1007  *     Y        User space GSBASE, must be restored unconditionally
1008  *
1009  * R14 - old CR3
1010  * R15 - old SPEC_CTRL
1011  */
1012 SYM_CODE_START_LOCAL(paranoid_exit)
1013         UNWIND_HINT_REGS
1014
1015         /*
1016          * Must restore IBRS state before both CR3 and %GS since we need access
1017          * to the per-CPU x86_spec_ctrl_shadow variable.
1018          */
1019         IBRS_EXIT save_reg=%r15
1020
1021         /*
1022          * The order of operations is important. RESTORE_CR3 requires
1023          * kernel GSBASE.
1024          *
1025          * NB to anyone to try to optimize this code: this code does
1026          * not execute at all for exceptions from user mode. Those
1027          * exceptions go through error_return instead.
1028          */
1029         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1030
1031         /* Handle the three GSBASE cases */
1032         ALTERNATIVE "jmp .Lparanoid_exit_checkgs", "", X86_FEATURE_FSGSBASE
1033
1034         /* With FSGSBASE enabled, unconditionally restore GSBASE */
1035         wrgsbase        %rbx
1036         jmp             restore_regs_and_return_to_kernel
1037
1038 .Lparanoid_exit_checkgs:
1039         /* On non-FSGSBASE systems, conditionally do SWAPGS */
1040         testl           %ebx, %ebx
1041         jnz             restore_regs_and_return_to_kernel
1042
1043         /* We are returning to a context with user GSBASE */
1044         swapgs
1045         jmp             restore_regs_and_return_to_kernel
1046 SYM_CODE_END(paranoid_exit)
1047
1048 /*
1049  * Switch GS and CR3 if needed.
1050  */
1051 SYM_CODE_START(error_entry)
1052         ANNOTATE_NOENDBR
1053         UNWIND_HINT_FUNC
1054
1055         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1056         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1057
1058         testb   $3, CS+8(%rsp)
1059         jz      .Lerror_kernelspace
1060
1061         /*
1062          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1063          * from user mode due to an IRET fault.
1064          */
1065         swapgs
1066         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1067         /* We have user CR3.  Change to kernel CR3. */
1068         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1069         IBRS_ENTER
1070         UNTRAIN_RET_FROM_CALL
1071
1072         leaq    8(%rsp), %rdi                   /* arg0 = pt_regs pointer */
1073         /* Put us onto the real thread stack. */
1074         jmp     sync_regs
1075
1076         /*
1077          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1078          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1079          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1080          * for these here too.
1081          */
1082 .Lerror_kernelspace:
1083         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1084         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1085         je      .Lerror_bad_iret
1086         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1087         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1088         je      .Lbstep_iret
1089         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1090         jne     .Lerror_entry_done_lfence
1091
1092         /*
1093          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1094          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1095          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1096          */
1097         swapgs
1098
1099         /*
1100          * Issue an LFENCE to prevent GS speculation, regardless of whether it is a
1101          * kernel or user gsbase.
1102          */
1103 .Lerror_entry_done_lfence:
1104         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
1105         CALL_DEPTH_ACCOUNT
1106         leaq    8(%rsp), %rax                   /* return pt_regs pointer */
1107         VALIDATE_UNRET_END
1108         RET
1109
1110 .Lbstep_iret:
1111         /* Fix truncated RIP */
1112         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1113         /* fall through */
1114
1115 .Lerror_bad_iret:
1116         /*
1117          * We came from an IRET to user mode, so we have user
1118          * gsbase and CR3.  Switch to kernel gsbase and CR3:
1119          */
1120         swapgs
1121         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1122         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1123         IBRS_ENTER
1124         UNTRAIN_RET_FROM_CALL
1125
1126         /*
1127          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1128          * as if we faulted immediately after IRET.
1129          */
1130         leaq    8(%rsp), %rdi                   /* arg0 = pt_regs pointer */
1131         call    fixup_bad_iret
1132         mov     %rax, %rdi
1133         jmp     sync_regs
1134 SYM_CODE_END(error_entry)
1135
1136 SYM_CODE_START_LOCAL(error_return)
1137         UNWIND_HINT_REGS
1138         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
1139         testb   $3, CS(%rsp)
1140         jz      restore_regs_and_return_to_kernel
1141         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1142 SYM_CODE_END(error_return)
1143
1144 /*
1145  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1146  * so we can use real assembly here.
1147  *
1148  * Registers:
1149  *      %r14: Used to save/restore the CR3 of the interrupted context
1150  *            when PAGE_TABLE_ISOLATION is in use.  Do not clobber.
1151  */
1152 SYM_CODE_START(asm_exc_nmi)
1153         UNWIND_HINT_IRET_ENTRY
1154         ENDBR
1155
1156         /*
1157          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1158          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1159          * This means that we can have nested NMIs where the next
1160          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1161          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1162          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1163          * anyway.
1164          *
1165          * To handle this case we do the following:
1166          *  Check a special location on the stack that contains a
1167          *  variable that is set when NMIs are executing.
1168          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1169          *  is an NMI stack.
1170          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1171          *  stack then:
1172          *    o Set the special variable on the stack
1173          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1174          *      stack
1175          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1176          *    o Continue processing the NMI
1177          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1178          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1179          *    o return back to the first NMI
1180          *
1181          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1182          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1183          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1184          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1185          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1186          * NMI.
1187          *
1188          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1189          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1190          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1191          * other IST entries.
1192          */
1193
1194         ASM_CLAC
1195         cld
1196
1197         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1198         pushq   %rdx
1199
1200         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1201         jz      .Lnmi_from_kernel
1202
1203         /*
1204          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1205          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1206          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1207          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1208          * are off.
1209          *
1210          * We also must not push anything to the stack before switching
1211          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1212          */
1213
1214         swapgs
1215         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1216         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdx
1217         movq    %rsp, %rdx
1218         movq    PER_CPU_VAR(pcpu_hot + X86_top_of_stack), %rsp
1219         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1220         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1221         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1222         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1223         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1224         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1225         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1226         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1227         PUSH_AND_CLEAR_REGS rdx=(%rdx)
1228         ENCODE_FRAME_POINTER
1229
1230         IBRS_ENTER
1231         UNTRAIN_RET
1232
1233         /*
1234          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1235          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1236          * done with the NMI stack.
1237          */
1238
1239         movq    %rsp, %rdi
1240         call    exc_nmi
1241
1242         /*
1243          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1244          * work, because we don't want to enable interrupts.
1245          */
1246         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1247
1248 .Lnmi_from_kernel:
1249         /*
1250          * Here's what our stack frame will look like:
1251          * +---------------------------------------------------------+
1252          * | original SS                                             |
1253          * | original Return RSP                                     |
1254          * | original RFLAGS                                         |
1255          * | original CS                                             |
1256          * | original RIP                                            |
1257          * +---------------------------------------------------------+
1258          * | temp storage for rdx                                    |
1259          * +---------------------------------------------------------+
1260          * | "NMI executing" variable                                |
1261          * +---------------------------------------------------------+
1262          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1263          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1264          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1265          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1266          * | iret RIP         }                                      |
1267          * +---------------------------------------------------------+
1268          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1269          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1270          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1271          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1272          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1273          * +---------------------------------------------------------+
1274          * | pt_regs                                                 |
1275          * +---------------------------------------------------------+
1276          *
1277          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1278          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1279          * space for the asm code here.
1280          *
1281          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1282          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1283          * processing.
1284          *
1285          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1286          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1287          * frame pointing to the final return target.
1288          */
1289
1290         /*
1291          * Determine whether we're a nested NMI.
1292          *
1293          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1294          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1295          * modify the "iret" frame because it's being written by
1296          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1297          * about to call exc_nmi() anyway, so we can just resume
1298          * the outer NMI.
1299          */
1300
1301         movq    $repeat_nmi, %rdx
1302         cmpq    8(%rsp), %rdx
1303         ja      1f
1304         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1305         cmpq    8(%rsp), %rdx
1306         ja      nested_nmi_out
1307 1:
1308
1309         /*
1310          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1311          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1312          * before IRET.
1313          */
1314         cmpl    $1, -8(%rsp)
1315         je      nested_nmi
1316
1317         /*
1318          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1319          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1320          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1321          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1322          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1323          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1324          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1325          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1326          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1327          * "NMI executing".
1328          */
1329         lea     6*8(%rsp), %rdx
1330         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1331         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1332         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1333         ja      first_nmi
1334
1335         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1336         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1337         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1338         jb      first_nmi
1339
1340         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1341
1342         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1343         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1344
1345         /* This is a nested NMI. */
1346
1347 nested_nmi:
1348         /*
1349          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1350          * iteration of NMI handling.
1351          */
1352         subq    $8, %rsp
1353         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1354         pushq   $__KERNEL_DS
1355         pushq   %rdx
1356         pushfq
1357         pushq   $__KERNEL_CS
1358         pushq   $repeat_nmi
1359
1360         /* Put stack back */
1361         addq    $(6*8), %rsp
1362
1363 nested_nmi_out:
1364         popq    %rdx
1365
1366         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1367         iretq
1368
1369 first_nmi:
1370         /* Restore rdx. */
1371         movq    (%rsp), %rdx
1372
1373         /* Make room for "NMI executing". */
1374         pushq   $0
1375
1376         /* Leave room for the "iret" frame */
1377         subq    $(5*8), %rsp
1378
1379         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1380         .rept 5
1381         pushq   11*8(%rsp)
1382         .endr
1383         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1384
1385         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1386
1387 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1388         /*
1389          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1390          * default because IRET is very expensive.
1391          */
1392         pushq   $0              /* SS */
1393         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1394         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1395         pushfq                  /* RFLAGS */
1396         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1397         pushq   $1f             /* RIP */
1398         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1399         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1400 1:
1401 #endif
1402
1403 repeat_nmi:
1404         ANNOTATE_NOENDBR // this code
1405         /*
1406          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1407          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1408          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1409          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1410          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1411          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1412          * NMI will update.
1413          *
1414          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1415          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1416          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1417          * gsbase if needed before we call exc_nmi().  "NMI executing"
1418          * is zero.
1419          */
1420         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1421
1422         /*
1423          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1424          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1425          * it or it will end up containing garbage.
1426          */
1427         addq    $(10*8), %rsp
1428         .rept 5
1429         pushq   -6*8(%rsp)
1430         .endr
1431         subq    $(5*8), %rsp
1432 end_repeat_nmi:
1433         ANNOTATE_NOENDBR // this code
1434
1435         /*
1436          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1437          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1438          * frame to point back to repeat_nmi.
1439          */
1440         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1441
1442         /*
1443          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1444          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1445          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1446          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1447          * exceptions might do.
1448          */
1449         call    paranoid_entry
1450         UNWIND_HINT_REGS
1451
1452         movq    %rsp, %rdi
1453         call    exc_nmi
1454
1455         /* Always restore stashed SPEC_CTRL value (see paranoid_entry) */
1456         IBRS_EXIT save_reg=%r15
1457
1458         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1459         RESTORE_CR3 scratch_reg=%r15 save_reg=%r14
1460
1461         /*
1462          * The above invocation of paranoid_entry stored the GSBASE
1463          * related information in R/EBX depending on the availability
1464          * of FSGSBASE.
1465          *
1466          * If FSGSBASE is enabled, restore the saved GSBASE value
1467          * unconditionally, otherwise take the conditional SWAPGS path.
1468          */
1469         ALTERNATIVE "jmp nmi_no_fsgsbase", "", X86_FEATURE_FSGSBASE
1470
1471         wrgsbase        %rbx
1472         jmp     nmi_restore
1473
1474 nmi_no_fsgsbase:
1475         /* EBX == 0 -> invoke SWAPGS */
1476         testl   %ebx, %ebx
1477         jnz     nmi_restore
1478
1479 nmi_swapgs:
1480         swapgs
1481
1482 nmi_restore:
1483         POP_REGS
1484
1485         /*
1486          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1487          * at the "iret" frame.
1488          */
1489         addq    $6*8, %rsp
1490
1491         /*
1492          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1493          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1494          * the SYSCALL entry and exit paths.
1495          *
1496          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1497          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1498          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1499          */
1500         std
1501         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1502
1503         /*
1504          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1505          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1506          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1507          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1508          */
1509         iretq
1510 SYM_CODE_END(asm_exc_nmi)
1511
1512 #ifndef CONFIG_IA32_EMULATION
1513 /*
1514  * This handles SYSCALL from 32-bit code.  There is no way to program
1515  * MSRs to fully disable 32-bit SYSCALL.
1516  */
1517 SYM_CODE_START(ignore_sysret)
1518         UNWIND_HINT_END_OF_STACK
1519         ENDBR
1520         mov     $-ENOSYS, %eax
1521         sysretl
1522 SYM_CODE_END(ignore_sysret)
1523 #endif
1524
1525 .pushsection .text, "ax"
1526         __FUNC_ALIGN
1527 SYM_CODE_START_NOALIGN(rewind_stack_and_make_dead)
1528         UNWIND_HINT_FUNC
1529         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1530         xorl    %ebp, %ebp
1531
1532         movq    PER_CPU_VAR(pcpu_hot + X86_top_of_stack), %rax
1533         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1534         UNWIND_HINT_REGS
1535
1536         call    make_task_dead
1537 SYM_CODE_END(rewind_stack_and_make_dead)
1538 .popsection