Merge branch 'work.misc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/viro/vfs
[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.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  * - 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 SYM_CODE_START(native_usergs_sysret64)
50         UNWIND_HINT_EMPTY
51         swapgs
52         sysretq
53 SYM_CODE_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         btl     $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 SYM_CODE_START(entry_SYSCALL_64)
146         UNWIND_HINT_EMPTY
147         /*
148          * Interrupts are off on entry.
149          * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON,
150          * it is too small to ever cause noticeable irq latency.
151          */
152
153         swapgs
154         /* tss.sp2 is scratch space. */
155         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)
156         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rsp
157         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
158
159         /* Construct struct pt_regs on stack */
160         pushq   $__USER_DS                              /* pt_regs->ss */
161         pushq   PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp2)       /* pt_regs->sp */
162         pushq   %r11                                    /* pt_regs->flags */
163         pushq   $__USER_CS                              /* pt_regs->cs */
164         pushq   %rcx                                    /* pt_regs->ip */
165 SYM_INNER_LABEL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe, SYM_L_GLOBAL)
166         pushq   %rax                                    /* pt_regs->orig_ax */
167
168         PUSH_AND_CLEAR_REGS rax=$-ENOSYS
169
170         TRACE_IRQS_OFF
171
172         /* IRQs are off. */
173         movq    %rax, %rdi
174         movq    %rsp, %rsi
175         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
176
177         TRACE_IRQS_ON                   /* return enables interrupts */
178
179         /*
180          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
181          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
182          * go to the slow exit path.
183          */
184         movq    RCX(%rsp), %rcx
185         movq    RIP(%rsp), %r11
186
187         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
188         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
189
190         /*
191          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
192          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
193          * the kernel, since userspace controls RSP.
194          *
195          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
196          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
197          *
198          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
199          * depending on paging mode) in the address.
200          */
201 #ifdef CONFIG_X86_5LEVEL
202         ALTERNATIVE "shl $(64 - 48), %rcx; sar $(64 - 48), %rcx", \
203                 "shl $(64 - 57), %rcx; sar $(64 - 57), %rcx", X86_FEATURE_LA57
204 #else
205         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
206         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
207 #endif
208
209         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
210         cmpq    %rcx, %r11
211         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
212
213         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
214         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
215
216         movq    R11(%rsp), %r11
217         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
218         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
219
220         /*
221          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
222          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
223          * need to restore it correctly.
224          *
225          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
226          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
227          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
228          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
229          * this user code:
230          *
231          *           movq       $stuck_here, %rcx
232          *           pushfq
233          *           popq %r11
234          *   stuck_here:
235          *
236          * would never get past 'stuck_here'.
237          */
238         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
239         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
240
241         /* nothing to check for RSP */
242
243         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
244         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
245
246         /*
247          * We win! This label is here just for ease of understanding
248          * perf profiles. Nothing jumps here.
249          */
250 syscall_return_via_sysret:
251         /* rcx and r11 are already restored (see code above) */
252         POP_REGS pop_rdi=0 skip_r11rcx=1
253
254         /*
255          * Now all regs are restored except RSP and RDI.
256          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
257          */
258         movq    %rsp, %rdi
259         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
260         UNWIND_HINT_EMPTY
261
262         pushq   RSP-RDI(%rdi)   /* RSP */
263         pushq   (%rdi)          /* RDI */
264
265         /*
266          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
267          * We can do future final exit work right here.
268          */
269         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
270
271         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
272
273         popq    %rdi
274         popq    %rsp
275         USERGS_SYSRET64
276 SYM_CODE_END(entry_SYSCALL_64)
277
278 /*
279  * %rdi: prev task
280  * %rsi: next task
281  */
282 SYM_FUNC_START(__switch_to_asm)
283         /*
284          * Save callee-saved registers
285          * This must match the order in inactive_task_frame
286          */
287         pushq   %rbp
288         pushq   %rbx
289         pushq   %r12
290         pushq   %r13
291         pushq   %r14
292         pushq   %r15
293
294         /* switch stack */
295         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
296         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
297
298 #ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR
299         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
300         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(fixed_percpu_data) + stack_canary_offset
301 #endif
302
303 #ifdef CONFIG_RETPOLINE
304         /*
305          * When switching from a shallower to a deeper call stack
306          * the RSB may either underflow or use entries populated
307          * with userspace addresses. On CPUs where those concerns
308          * exist, overwrite the RSB with entries which capture
309          * speculative execution to prevent attack.
310          */
311         FILL_RETURN_BUFFER %r12, RSB_CLEAR_LOOPS, X86_FEATURE_RSB_CTXSW
312 #endif
313
314         /* restore callee-saved registers */
315         popq    %r15
316         popq    %r14
317         popq    %r13
318         popq    %r12
319         popq    %rbx
320         popq    %rbp
321
322         jmp     __switch_to
323 SYM_FUNC_END(__switch_to_asm)
324
325 /*
326  * A newly forked process directly context switches into this address.
327  *
328  * rax: prev task we switched from
329  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
330  * r12: kernel thread arg
331  */
332 SYM_CODE_START(ret_from_fork)
333         UNWIND_HINT_EMPTY
334         movq    %rax, %rdi
335         call    schedule_tail                   /* rdi: 'prev' task parameter */
336
337         testq   %rbx, %rbx                      /* from kernel_thread? */
338         jnz     1f                              /* kernel threads are uncommon */
339
340 2:
341         UNWIND_HINT_REGS
342         movq    %rsp, %rdi
343         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
344         TRACE_IRQS_ON                   /* user mode is traced as IRQS on */
345         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
346
347 1:
348         /* kernel thread */
349         UNWIND_HINT_EMPTY
350         movq    %r12, %rdi
351         CALL_NOSPEC rbx
352         /*
353          * A kernel thread is allowed to return here after successfully
354          * calling do_execve().  Exit to userspace to complete the execve()
355          * syscall.
356          */
357         movq    $0, RAX(%rsp)
358         jmp     2b
359 SYM_CODE_END(ret_from_fork)
360
361 /*
362  * Build the entry stubs with some assembler magic.
363  * We pack 1 stub into every 8-byte block.
364  */
365         .align 8
366 SYM_CODE_START(irq_entries_start)
367     vector=FIRST_EXTERNAL_VECTOR
368     .rept (FIRST_SYSTEM_VECTOR - FIRST_EXTERNAL_VECTOR)
369         UNWIND_HINT_IRET_REGS
370         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
371         jmp     common_interrupt
372         .align  8
373         vector=vector+1
374     .endr
375 SYM_CODE_END(irq_entries_start)
376
377         .align 8
378 SYM_CODE_START(spurious_entries_start)
379     vector=FIRST_SYSTEM_VECTOR
380     .rept (NR_VECTORS - FIRST_SYSTEM_VECTOR)
381         UNWIND_HINT_IRET_REGS
382         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
383         jmp     common_spurious
384         .align  8
385         vector=vector+1
386     .endr
387 SYM_CODE_END(spurious_entries_start)
388
389 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
390 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
391         pushq %rax
392         SAVE_FLAGS(CLBR_RAX)
393         testl $X86_EFLAGS_IF, %eax
394         jz .Lokay_\@
395         ud2
396 .Lokay_\@:
397         popq %rax
398 #endif
399 .endm
400
401 /*
402  * Enters the IRQ stack if we're not already using it.  NMI-safe.  Clobbers
403  * flags and puts old RSP into old_rsp, and leaves all other GPRs alone.
404  * Requires kernel GSBASE.
405  *
406  * The invariant is that, if irq_count != -1, then the IRQ stack is in use.
407  */
408 .macro ENTER_IRQ_STACK regs=1 old_rsp save_ret=0
409         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
410
411         .if \save_ret
412         /*
413          * If save_ret is set, the original stack contains one additional
414          * entry -- the return address. Therefore, move the address one
415          * entry below %rsp to \old_rsp.
416          */
417         leaq    8(%rsp), \old_rsp
418         .else
419         movq    %rsp, \old_rsp
420         .endif
421
422         .if \regs
423         UNWIND_HINT_REGS base=\old_rsp
424         .endif
425
426         incl    PER_CPU_VAR(irq_count)
427         jnz     .Lirq_stack_push_old_rsp_\@
428
429         /*
430          * Right now, if we just incremented irq_count to zero, we've
431          * claimed the IRQ stack but we haven't switched to it yet.
432          *
433          * If anything is added that can interrupt us here without using IST,
434          * it must be *extremely* careful to limit its stack usage.  This
435          * could include kprobes and a hypothetical future IST-less #DB
436          * handler.
437          *
438          * The OOPS unwinder relies on the word at the top of the IRQ
439          * stack linking back to the previous RSP for the entire time we're
440          * on the IRQ stack.  For this to work reliably, we need to write
441          * it before we actually move ourselves to the IRQ stack.
442          */
443
444         movq    \old_rsp, PER_CPU_VAR(irq_stack_backing_store + IRQ_STACK_SIZE - 8)
445         movq    PER_CPU_VAR(hardirq_stack_ptr), %rsp
446
447 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
448         /*
449          * If the first movq above becomes wrong due to IRQ stack layout
450          * changes, the only way we'll notice is if we try to unwind right
451          * here.  Assert that we set up the stack right to catch this type
452          * of bug quickly.
453          */
454         cmpq    -8(%rsp), \old_rsp
455         je      .Lirq_stack_okay\@
456         ud2
457         .Lirq_stack_okay\@:
458 #endif
459
460 .Lirq_stack_push_old_rsp_\@:
461         pushq   \old_rsp
462
463         .if \regs
464         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
465         .endif
466
467         .if \save_ret
468         /*
469          * Push the return address to the stack. This return address can
470          * be found at the "real" original RSP, which was offset by 8 at
471          * the beginning of this macro.
472          */
473         pushq   -8(\old_rsp)
474         .endif
475 .endm
476
477 /*
478  * Undoes ENTER_IRQ_STACK.
479  */
480 .macro LEAVE_IRQ_STACK regs=1
481         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
482         /* We need to be off the IRQ stack before decrementing irq_count. */
483         popq    %rsp
484
485         .if \regs
486         UNWIND_HINT_REGS
487         .endif
488
489         /*
490          * As in ENTER_IRQ_STACK, irq_count == 0, we are still claiming
491          * the irq stack but we're not on it.
492          */
493
494         decl    PER_CPU_VAR(irq_count)
495 .endm
496
497 /*
498  * Interrupt entry helper function.
499  *
500  * Entry runs with interrupts off. Stack layout at entry:
501  * +----------------------------------------------------+
502  * | regs->ss                                           |
503  * | regs->rsp                                          |
504  * | regs->eflags                                       |
505  * | regs->cs                                           |
506  * | regs->ip                                           |
507  * +----------------------------------------------------+
508  * | regs->orig_ax = ~(interrupt number)                |
509  * +----------------------------------------------------+
510  * | return address                                     |
511  * +----------------------------------------------------+
512  */
513 SYM_CODE_START(interrupt_entry)
514         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=16
515         ASM_CLAC
516         cld
517
518         testb   $3, CS-ORIG_RAX+8(%rsp)
519         jz      1f
520         SWAPGS
521         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
522         /*
523          * Switch to the thread stack. The IRET frame and orig_ax are
524          * on the stack, as well as the return address. RDI..R12 are
525          * not (yet) on the stack and space has not (yet) been
526          * allocated for them.
527          */
528         pushq   %rdi
529
530         /* Need to switch before accessing the thread stack. */
531         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi
532         movq    %rsp, %rdi
533         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
534
535          /*
536           * We have RDI, return address, and orig_ax on the stack on
537           * top of the IRET frame. That means offset=24
538           */
539         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdi offset=24
540
541         pushq   7*8(%rdi)               /* regs->ss */
542         pushq   6*8(%rdi)               /* regs->rsp */
543         pushq   5*8(%rdi)               /* regs->eflags */
544         pushq   4*8(%rdi)               /* regs->cs */
545         pushq   3*8(%rdi)               /* regs->ip */
546         UNWIND_HINT_IRET_REGS
547         pushq   2*8(%rdi)               /* regs->orig_ax */
548         pushq   8(%rdi)                 /* return address */
549
550         movq    (%rdi), %rdi
551         jmp     2f
552 1:
553         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
554 2:
555         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
556         ENCODE_FRAME_POINTER 8
557
558         testb   $3, CS+8(%rsp)
559         jz      1f
560
561         /*
562          * IRQ from user mode.
563          *
564          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
565          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
566          * (which can take locks).  Since TRACE_IRQS_OFF is idempotent,
567          * the simplest way to handle it is to just call it twice if
568          * we enter from user mode.  There's no reason to optimize this since
569          * TRACE_IRQS_OFF is a no-op if lockdep is off.
570          */
571         TRACE_IRQS_OFF
572
573         CALL_enter_from_user_mode
574
575 1:
576         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%rdi save_ret=1
577         /* We entered an interrupt context - irqs are off: */
578         TRACE_IRQS_OFF
579
580         ret
581 SYM_CODE_END(interrupt_entry)
582 _ASM_NOKPROBE(interrupt_entry)
583
584
585 /* Interrupt entry/exit. */
586
587 /*
588  * The interrupt stubs push (~vector+0x80) onto the stack and
589  * then jump to common_spurious/interrupt.
590  */
591 SYM_CODE_START_LOCAL(common_spurious)
592         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
593         call    interrupt_entry
594         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
595         call    smp_spurious_interrupt          /* rdi points to pt_regs */
596         jmp     ret_from_intr
597 SYM_CODE_END(common_spurious)
598 _ASM_NOKPROBE(common_spurious)
599
600 /* common_interrupt is a hotpath. Align it */
601         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
602 SYM_CODE_START_LOCAL(common_interrupt)
603         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
604         call    interrupt_entry
605         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
606         call    do_IRQ  /* rdi points to pt_regs */
607         /* 0(%rsp): old RSP */
608 ret_from_intr:
609         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
610         TRACE_IRQS_OFF
611
612         LEAVE_IRQ_STACK
613
614         testb   $3, CS(%rsp)
615         jz      retint_kernel
616
617         /* Interrupt came from user space */
618 .Lretint_user:
619         mov     %rsp,%rdi
620         call    prepare_exit_to_usermode
621         TRACE_IRQS_ON
622
623 SYM_INNER_LABEL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode, SYM_L_GLOBAL)
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         POP_REGS pop_rdi=0
632
633         /*
634          * The stack is now user RDI, orig_ax, RIP, CS, EFLAGS, RSP, SS.
635          * Save old stack pointer and switch to trampoline stack.
636          */
637         movq    %rsp, %rdi
638         movq    PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw + TSS_sp0), %rsp
639         UNWIND_HINT_EMPTY
640
641         /* Copy the IRET frame to the trampoline stack. */
642         pushq   6*8(%rdi)       /* SS */
643         pushq   5*8(%rdi)       /* RSP */
644         pushq   4*8(%rdi)       /* EFLAGS */
645         pushq   3*8(%rdi)       /* CS */
646         pushq   2*8(%rdi)       /* RIP */
647
648         /* Push user RDI on the trampoline stack. */
649         pushq   (%rdi)
650
651         /*
652          * We are on the trampoline stack.  All regs except RDI are live.
653          * We can do future final exit work right here.
654          */
655         STACKLEAK_ERASE_NOCLOBBER
656
657         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
658
659         /* Restore RDI. */
660         popq    %rdi
661         SWAPGS
662         INTERRUPT_RETURN
663
664
665 /* Returning to kernel space */
666 retint_kernel:
667 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
668         /* Interrupts are off */
669         /* Check if we need preemption */
670         btl     $9, EFLAGS(%rsp)                /* were interrupts off? */
671         jnc     1f
672         cmpl    $0, PER_CPU_VAR(__preempt_count)
673         jnz     1f
674         call    preempt_schedule_irq
675 1:
676 #endif
677         /*
678          * The iretq could re-enable interrupts:
679          */
680         TRACE_IRQS_IRETQ
681
682 SYM_INNER_LABEL(restore_regs_and_return_to_kernel, SYM_L_GLOBAL)
683 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
684         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
685         testb   $3, CS(%rsp)
686         jz      1f
687         ud2
688 1:
689 #endif
690         POP_REGS
691         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
692         /*
693          * ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE rely on IRET core serialization
694          * when returning from IPI handler.
695          */
696         INTERRUPT_RETURN
697
698 SYM_INNER_LABEL_ALIGN(native_iret, SYM_L_GLOBAL)
699         UNWIND_HINT_IRET_REGS
700         /*
701          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
702          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
703          */
704 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
705         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
706         jnz     native_irq_return_ldt
707 #endif
708
709 SYM_INNER_LABEL(native_irq_return_iret, SYM_L_GLOBAL)
710         /*
711          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
712          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
713          * Double-faults due to espfix64 are handled in do_double_fault.
714          * Other faults here are fatal.
715          */
716         iretq
717
718 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
719 native_irq_return_ldt:
720         /*
721          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
722          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
723          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
724          * of the ESPFIX stack.
725          *
726          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
727          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
728          *
729          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
730          *
731          * --- top of ESPFIX stack ---
732          * SS
733          * RSP
734          * RFLAGS
735          * CS
736          * RIP  <-- RSP points here when we're done
737          * RAX  <-- espfix_waddr points here
738          * --- bottom of ESPFIX stack ---
739          */
740
741         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
742         SWAPGS                                  /* to kernel GS */
743         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdi   /* to kernel CR3 */
744
745         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
746         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
747         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
748         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
749         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
750         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
751         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
752         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
753         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
754         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
755         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
756         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
757         /* Now RAX == RSP. */
758
759         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
760
761         /*
762          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
763          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
764          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
765          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
766          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
767          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
768          */
769         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
770
771         SWITCH_TO_USER_CR3_STACK scratch_reg=%rdi
772         SWAPGS                                  /* to user GS */
773         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
774
775         movq    %rax, %rsp
776         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
777
778         /*
779          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
780          * still read.
781          */
782         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
783
784         /*
785          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
786          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
787          * values.  We can now IRET back to userspace.
788          */
789         jmp     native_irq_return_iret
790 #endif
791 SYM_CODE_END(common_interrupt)
792 _ASM_NOKPROBE(common_interrupt)
793
794 /*
795  * APIC interrupts.
796  */
797 .macro apicinterrupt3 num sym do_sym
798 SYM_CODE_START(\sym)
799         UNWIND_HINT_IRET_REGS
800         pushq   $~(\num)
801 .Lcommon_\sym:
802         call    interrupt_entry
803         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
804         call    \do_sym /* rdi points to pt_regs */
805         jmp     ret_from_intr
806 SYM_CODE_END(\sym)
807 _ASM_NOKPROBE(\sym)
808 .endm
809
810 /* Make sure APIC interrupt handlers end up in the irqentry section: */
811 #define PUSH_SECTION_IRQENTRY   .pushsection .irqentry.text, "ax"
812 #define POP_SECTION_IRQENTRY    .popsection
813
814 .macro apicinterrupt num sym do_sym
815 PUSH_SECTION_IRQENTRY
816 apicinterrupt3 \num \sym \do_sym
817 POP_SECTION_IRQENTRY
818 .endm
819
820 #ifdef CONFIG_SMP
821 apicinterrupt3 IRQ_MOVE_CLEANUP_VECTOR          irq_move_cleanup_interrupt      smp_irq_move_cleanup_interrupt
822 apicinterrupt3 REBOOT_VECTOR                    reboot_interrupt                smp_reboot_interrupt
823 #endif
824
825 #ifdef CONFIG_X86_UV
826 apicinterrupt3 UV_BAU_MESSAGE                   uv_bau_message_intr1            uv_bau_message_interrupt
827 #endif
828
829 apicinterrupt LOCAL_TIMER_VECTOR                apic_timer_interrupt            smp_apic_timer_interrupt
830 apicinterrupt X86_PLATFORM_IPI_VECTOR           x86_platform_ipi                smp_x86_platform_ipi
831
832 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM
833 apicinterrupt3 POSTED_INTR_VECTOR               kvm_posted_intr_ipi             smp_kvm_posted_intr_ipi
834 apicinterrupt3 POSTED_INTR_WAKEUP_VECTOR        kvm_posted_intr_wakeup_ipi      smp_kvm_posted_intr_wakeup_ipi
835 apicinterrupt3 POSTED_INTR_NESTED_VECTOR        kvm_posted_intr_nested_ipi      smp_kvm_posted_intr_nested_ipi
836 #endif
837
838 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD
839 apicinterrupt THRESHOLD_APIC_VECTOR             threshold_interrupt             smp_threshold_interrupt
840 #endif
841
842 #ifdef CONFIG_X86_MCE_AMD
843 apicinterrupt DEFERRED_ERROR_VECTOR             deferred_error_interrupt        smp_deferred_error_interrupt
844 #endif
845
846 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR
847 apicinterrupt THERMAL_APIC_VECTOR               thermal_interrupt               smp_thermal_interrupt
848 #endif
849
850 #ifdef CONFIG_SMP
851 apicinterrupt CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR       call_function_single_interrupt  smp_call_function_single_interrupt
852 apicinterrupt CALL_FUNCTION_VECTOR              call_function_interrupt         smp_call_function_interrupt
853 apicinterrupt RESCHEDULE_VECTOR                 reschedule_interrupt            smp_reschedule_interrupt
854 #endif
855
856 apicinterrupt ERROR_APIC_VECTOR                 error_interrupt                 smp_error_interrupt
857 apicinterrupt SPURIOUS_APIC_VECTOR              spurious_interrupt              smp_spurious_interrupt
858
859 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
860 apicinterrupt IRQ_WORK_VECTOR                   irq_work_interrupt              smp_irq_work_interrupt
861 #endif
862
863 /*
864  * Exception entry points.
865  */
866 #define CPU_TSS_IST(x) PER_CPU_VAR(cpu_tss_rw) + (TSS_ist + (x) * 8)
867
868 .macro idtentry_part do_sym, has_error_code:req, read_cr2:req, paranoid:req, shift_ist=-1, ist_offset=0
869
870         .if \paranoid
871         call    paranoid_entry
872         /* returned flag: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: don't need it */
873         .else
874         call    error_entry
875         .endif
876         UNWIND_HINT_REGS
877
878         .if \read_cr2
879         /*
880          * Store CR2 early so subsequent faults cannot clobber it. Use R12 as
881          * intermediate storage as RDX can be clobbered in enter_from_user_mode().
882          * GET_CR2_INTO can clobber RAX.
883          */
884         GET_CR2_INTO(%r12);
885         .endif
886
887         .if \shift_ist != -1
888         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                    /* reload IDT in case of recursion */
889         .else
890         TRACE_IRQS_OFF
891         .endif
892
893         .if \paranoid == 0
894         testb   $3, CS(%rsp)
895         jz      .Lfrom_kernel_no_context_tracking_\@
896         CALL_enter_from_user_mode
897 .Lfrom_kernel_no_context_tracking_\@:
898         .endif
899
900         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
901
902         .if \has_error_code
903         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
904         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
905         .else
906         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
907         .endif
908
909         .if \shift_ist != -1
910         subq    $\ist_offset, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
911         .endif
912
913         .if \read_cr2
914         movq    %r12, %rdx                      /* Move CR2 into 3rd argument */
915         .endif
916
917         call    \do_sym
918
919         .if \shift_ist != -1
920         addq    $\ist_offset, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
921         .endif
922
923         .if \paranoid
924         /* this procedure expect "no swapgs" flag in ebx */
925         jmp     paranoid_exit
926         .else
927         jmp     error_exit
928         .endif
929
930 .endm
931
932 /**
933  * idtentry - Generate an IDT entry stub
934  * @sym:                Name of the generated entry point
935  * @do_sym:             C function to be called
936  * @has_error_code:     True if this IDT vector has an error code on the stack
937  * @paranoid:           non-zero means that this vector may be invoked from
938  *                      kernel mode with user GSBASE and/or user CR3.
939  *                      2 is special -- see below.
940  * @shift_ist:          Set to an IST index if entries from kernel mode should
941  *                      decrement the IST stack so that nested entries get a
942  *                      fresh stack.  (This is for #DB, which has a nasty habit
943  *                      of recursing.)
944  * @create_gap:         create a 6-word stack gap when coming from kernel mode.
945  * @read_cr2:           load CR2 into the 3rd argument; done before calling any C code
946  *
947  * idtentry generates an IDT stub that sets up a usable kernel context,
948  * creates struct pt_regs, and calls @do_sym.  The stub has the following
949  * special behaviors:
950  *
951  * On an entry from user mode, the stub switches from the trampoline or
952  * IST stack to the normal thread stack.  On an exit to user mode, the
953  * normal exit-to-usermode path is invoked.
954  *
955  * On an exit to kernel mode, if @paranoid == 0, we check for preemption,
956  * whereas we omit the preemption check if @paranoid != 0.  This is purely
957  * because the implementation is simpler this way.  The kernel only needs
958  * to check for asynchronous kernel preemption when IRQ handlers return.
959  *
960  * If @paranoid == 0, then the stub will handle IRET faults by pretending
961  * that the fault came from user mode.  It will handle gs_change faults by
962  * pretending that the fault happened with kernel GSBASE.  Since this handling
963  * is omitted for @paranoid != 0, the #GP, #SS, and #NP stubs must have
964  * @paranoid == 0.  This special handling will do the wrong thing for
965  * espfix-induced #DF on IRET, so #DF must not use @paranoid == 0.
966  *
967  * @paranoid == 2 is special: the stub will never switch stacks.  This is for
968  * #DF: if the thread stack is somehow unusable, we'll still get a useful OOPS.
969  */
970 .macro idtentry sym do_sym has_error_code:req paranoid=0 shift_ist=-1 ist_offset=0 create_gap=0 read_cr2=0
971 SYM_CODE_START(\sym)
972         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=\has_error_code*8
973
974         /* Sanity check */
975         .if \shift_ist != -1 && \paranoid != 1
976         .error "using shift_ist requires paranoid=1"
977         .endif
978
979         .if \create_gap && \paranoid
980         .error "using create_gap requires paranoid=0"
981         .endif
982
983         ASM_CLAC
984
985         .if \has_error_code == 0
986         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
987         .endif
988
989         .if \paranoid == 1
990         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)           /* If coming from userspace, switch stacks */
991         jnz     .Lfrom_usermode_switch_stack_\@
992         .endif
993
994         .if \create_gap == 1
995         /*
996          * If coming from kernel space, create a 6-word gap to allow the
997          * int3 handler to emulate a call instruction.
998          */
999         testb   $3, CS-ORIG_RAX(%rsp)
1000         jnz     .Lfrom_usermode_no_gap_\@
1001         .rept   6
1002         pushq   5*8(%rsp)
1003         .endr
1004         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1005 .Lfrom_usermode_no_gap_\@:
1006         .endif
1007
1008         idtentry_part \do_sym, \has_error_code, \read_cr2, \paranoid, \shift_ist, \ist_offset
1009
1010         .if \paranoid == 1
1011         /*
1012          * Entry from userspace.  Switch stacks and treat it
1013          * as a normal entry.  This means that paranoid handlers
1014          * run in real process context if user_mode(regs).
1015          */
1016 .Lfrom_usermode_switch_stack_\@:
1017         idtentry_part \do_sym, \has_error_code, \read_cr2, paranoid=0
1018         .endif
1019
1020 _ASM_NOKPROBE(\sym)
1021 SYM_CODE_END(\sym)
1022 .endm
1023
1024 idtentry divide_error                   do_divide_error                 has_error_code=0
1025 idtentry overflow                       do_overflow                     has_error_code=0
1026 idtentry bounds                         do_bounds                       has_error_code=0
1027 idtentry invalid_op                     do_invalid_op                   has_error_code=0
1028 idtentry device_not_available           do_device_not_available         has_error_code=0
1029 idtentry double_fault                   do_double_fault                 has_error_code=1 paranoid=2 read_cr2=1
1030 idtentry coprocessor_segment_overrun    do_coprocessor_segment_overrun  has_error_code=0
1031 idtentry invalid_TSS                    do_invalid_TSS                  has_error_code=1
1032 idtentry segment_not_present            do_segment_not_present          has_error_code=1
1033 idtentry spurious_interrupt_bug         do_spurious_interrupt_bug       has_error_code=0
1034 idtentry coprocessor_error              do_coprocessor_error            has_error_code=0
1035 idtentry alignment_check                do_alignment_check              has_error_code=1
1036 idtentry simd_coprocessor_error         do_simd_coprocessor_error       has_error_code=0
1037
1038
1039         /*
1040          * Reload gs selector with exception handling
1041          * edi:  new selector
1042          */
1043 SYM_FUNC_START(native_load_gs_index)
1044         FRAME_BEGIN
1045         pushfq
1046         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY & ~CLBR_RDI)
1047         TRACE_IRQS_OFF
1048         SWAPGS
1049 .Lgs_change:
1050         movl    %edi, %gs
1051 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
1052         SWAPGS
1053         TRACE_IRQS_FLAGS (%rsp)
1054         popfq
1055         FRAME_END
1056         ret
1057 SYM_FUNC_END(native_load_gs_index)
1058 EXPORT_SYMBOL(native_load_gs_index)
1059
1060         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, .Lbad_gs)
1061         .section .fixup, "ax"
1062         /* running with kernelgs */
1063 SYM_CODE_START_LOCAL_NOALIGN(.Lbad_gs)
1064         SWAPGS                                  /* switch back to user gs */
1065 .macro ZAP_GS
1066         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
1067         movl $__USER_DS, %eax
1068         movl %eax, %gs
1069 .endm
1070         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
1071         xorl    %eax, %eax
1072         movl    %eax, %gs
1073         jmp     2b
1074 SYM_CODE_END(.Lbad_gs)
1075         .previous
1076
1077 /* Call softirq on interrupt stack. Interrupts are off. */
1078 SYM_FUNC_START(do_softirq_own_stack)
1079         pushq   %rbp
1080         mov     %rsp, %rbp
1081         ENTER_IRQ_STACK regs=0 old_rsp=%r11
1082         call    __do_softirq
1083         LEAVE_IRQ_STACK regs=0
1084         leaveq
1085         ret
1086 SYM_FUNC_END(do_softirq_own_stack)
1087
1088 #ifdef CONFIG_XEN_PV
1089 idtentry hypervisor_callback xen_do_hypervisor_callback has_error_code=0
1090
1091 /*
1092  * A note on the "critical region" in our callback handler.
1093  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
1094  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
1095  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
1096  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
1097  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
1098  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
1099  * like to avoid the possibility.
1100  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
1101  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
1102  * activation and restart the handler using the previous one.
1103  */
1104 /* do_hypervisor_callback(struct *pt_regs) */
1105 SYM_CODE_START_LOCAL(xen_do_hypervisor_callback)
1106
1107 /*
1108  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
1109  * see the correct pointer to the pt_regs
1110  */
1111         UNWIND_HINT_FUNC
1112         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
1113         UNWIND_HINT_REGS
1114
1115         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%r10
1116         call    xen_evtchn_do_upcall
1117         LEAVE_IRQ_STACK
1118
1119 #ifndef CONFIG_PREEMPTION
1120         call    xen_maybe_preempt_hcall
1121 #endif
1122         jmp     error_exit
1123 SYM_CODE_END(xen_do_hypervisor_callback)
1124
1125 /*
1126  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
1127  * We get here for two reasons:
1128  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
1129  *  2. Fault while executing IRET
1130  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
1131  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
1132  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
1133  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
1134  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
1135  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
1136  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
1137  */
1138 SYM_CODE_START(xen_failsafe_callback)
1139         UNWIND_HINT_EMPTY
1140         movl    %ds, %ecx
1141         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
1142         jne     1f
1143         movl    %es, %ecx
1144         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
1145         jne     1f
1146         movl    %fs, %ecx
1147         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
1148         jne     1f
1149         movl    %gs, %ecx
1150         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
1151         jne     1f
1152         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
1153         movq    (%rsp), %rcx
1154         movq    8(%rsp), %r11
1155         addq    $0x30, %rsp
1156         pushq   $0                              /* RIP */
1157         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1158         jmp     general_protection
1159 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
1160         movq    (%rsp), %rcx
1161         movq    8(%rsp), %r11
1162         addq    $0x30, %rsp
1163         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1164         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
1165         PUSH_AND_CLEAR_REGS
1166         ENCODE_FRAME_POINTER
1167         jmp     error_exit
1168 SYM_CODE_END(xen_failsafe_callback)
1169 #endif /* CONFIG_XEN_PV */
1170
1171 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
1172 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1173         xen_hvm_callback_vector xen_evtchn_do_upcall
1174 #endif
1175
1176
1177 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1178 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1179         hyperv_callback_vector hyperv_vector_handler
1180
1181 apicinterrupt3 HYPERV_REENLIGHTENMENT_VECTOR \
1182         hyperv_reenlightenment_vector hyperv_reenlightenment_intr
1183
1184 apicinterrupt3 HYPERV_STIMER0_VECTOR \
1185         hv_stimer0_callback_vector hv_stimer0_vector_handler
1186 #endif /* CONFIG_HYPERV */
1187
1188 #if IS_ENABLED(CONFIG_ACRN_GUEST)
1189 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1190         acrn_hv_callback_vector acrn_hv_vector_handler
1191 #endif
1192
1193 idtentry debug                  do_debug                has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=IST_INDEX_DB ist_offset=DB_STACK_OFFSET
1194 idtentry int3                   do_int3                 has_error_code=0        create_gap=1
1195 idtentry stack_segment          do_stack_segment        has_error_code=1
1196
1197 #ifdef CONFIG_XEN_PV
1198 idtentry xennmi                 do_nmi                  has_error_code=0
1199 idtentry xendebug               do_debug                has_error_code=0
1200 #endif
1201
1202 idtentry general_protection     do_general_protection   has_error_code=1
1203 idtentry page_fault             do_page_fault           has_error_code=1        read_cr2=1
1204
1205 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1206 idtentry machine_check          do_mce                  has_error_code=0        paranoid=1
1207 #endif
1208
1209 /*
1210  * Save all registers in pt_regs, and switch gs if needed.
1211  * Use slow, but surefire "are we in kernel?" check.
1212  * Return: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: otherwise
1213  */
1214 SYM_CODE_START_LOCAL(paranoid_entry)
1215         UNWIND_HINT_FUNC
1216         cld
1217         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1218         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1219         movl    $1, %ebx
1220         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
1221         rdmsr
1222         testl   %edx, %edx
1223         js      1f                              /* negative -> in kernel */
1224         SWAPGS
1225         xorl    %ebx, %ebx
1226
1227 1:
1228         /*
1229          * Always stash CR3 in %r14.  This value will be restored,
1230          * verbatim, at exit.  Needed if paranoid_entry interrupted
1231          * another entry that already switched to the user CR3 value
1232          * but has not yet returned to userspace.
1233          *
1234          * This is also why CS (stashed in the "iret frame" by the
1235          * hardware at entry) can not be used: this may be a return
1236          * to kernel code, but with a user CR3 value.
1237          */
1238         SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax save_reg=%r14
1239
1240         /*
1241          * The above SAVE_AND_SWITCH_TO_KERNEL_CR3 macro doesn't do an
1242          * unconditional CR3 write, even in the PTI case.  So do an lfence
1243          * to prevent GS speculation, regardless of whether PTI is enabled.
1244          */
1245         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
1246
1247         ret
1248 SYM_CODE_END(paranoid_entry)
1249
1250 /*
1251  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
1252  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
1253  * from kernel space.
1254  *
1255  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
1256  * in syscall entry), so checking for preemption here would
1257  * be complicated.  Fortunately, we there's no good reason
1258  * to try to handle preemption here.
1259  *
1260  * On entry, ebx is "no swapgs" flag (1: don't need swapgs, 0: need it)
1261  */
1262 SYM_CODE_START_LOCAL(paranoid_exit)
1263         UNWIND_HINT_REGS
1264         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1265         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
1266         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1267         jnz     .Lparanoid_exit_no_swapgs
1268         TRACE_IRQS_IRETQ
1269         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1270         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1271         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1272         jmp     restore_regs_and_return_to_kernel
1273 .Lparanoid_exit_no_swapgs:
1274         TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
1275         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1276         RESTORE_CR3     scratch_reg=%rbx save_reg=%r14
1277         jmp restore_regs_and_return_to_kernel
1278 SYM_CODE_END(paranoid_exit)
1279
1280 /*
1281  * Save all registers in pt_regs, and switch GS if needed.
1282  */
1283 SYM_CODE_START_LOCAL(error_entry)
1284         UNWIND_HINT_FUNC
1285         cld
1286         PUSH_AND_CLEAR_REGS save_ret=1
1287         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1288         testb   $3, CS+8(%rsp)
1289         jz      .Lerror_kernelspace
1290
1291         /*
1292          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1293          * from user mode due to an IRET fault.
1294          */
1295         SWAPGS
1296         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1297         /* We have user CR3.  Change to kernel CR3. */
1298         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1299
1300 .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs:
1301         /* Put us onto the real thread stack. */
1302         popq    %r12                            /* save return addr in %12 */
1303         movq    %rsp, %rdi                      /* arg0 = pt_regs pointer */
1304         call    sync_regs
1305         movq    %rax, %rsp                      /* switch stack */
1306         ENCODE_FRAME_POINTER
1307         pushq   %r12
1308         ret
1309
1310 .Lerror_entry_done_lfence:
1311         FENCE_SWAPGS_KERNEL_ENTRY
1312 .Lerror_entry_done:
1313         ret
1314
1315         /*
1316          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1317          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1318          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1319          * for these here too.
1320          */
1321 .Lerror_kernelspace:
1322         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1323         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1324         je      .Lerror_bad_iret
1325         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1326         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1327         je      .Lbstep_iret
1328         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1329         jne     .Lerror_entry_done_lfence
1330
1331         /*
1332          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1333          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1334          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1335          */
1336         SWAPGS
1337         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1338         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1339         jmp .Lerror_entry_done
1340
1341 .Lbstep_iret:
1342         /* Fix truncated RIP */
1343         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1344         /* fall through */
1345
1346 .Lerror_bad_iret:
1347         /*
1348          * We came from an IRET to user mode, so we have user
1349          * gsbase and CR3.  Switch to kernel gsbase and CR3:
1350          */
1351         SWAPGS
1352         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1353         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rax
1354
1355         /*
1356          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1357          * as if we faulted immediately after IRET.
1358          */
1359         mov     %rsp, %rdi
1360         call    fixup_bad_iret
1361         mov     %rax, %rsp
1362         jmp     .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs
1363 SYM_CODE_END(error_entry)
1364
1365 SYM_CODE_START_LOCAL(error_exit)
1366         UNWIND_HINT_REGS
1367         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1368         TRACE_IRQS_OFF
1369         testb   $3, CS(%rsp)
1370         jz      retint_kernel
1371         jmp     .Lretint_user
1372 SYM_CODE_END(error_exit)
1373
1374 /*
1375  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1376  * so we can use real assembly here.
1377  *
1378  * Registers:
1379  *      %r14: Used to save/restore the CR3 of the interrupted context
1380  *            when PAGE_TABLE_ISOLATION is in use.  Do not clobber.
1381  */
1382 SYM_CODE_START(nmi)
1383         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1384
1385         /*
1386          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1387          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1388          * This means that we can have nested NMIs where the next
1389          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1390          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1391          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1392          * anyway.
1393          *
1394          * To handle this case we do the following:
1395          *  Check the a special location on the stack that contains
1396          *  a variable that is set when NMIs are executing.
1397          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1398          *  is an NMI stack.
1399          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1400          *  stack then:
1401          *    o Set the special variable on the stack
1402          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1403          *      stack
1404          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1405          *    o Continue processing the NMI
1406          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1407          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1408          *    o return back to the first NMI
1409          *
1410          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1411          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1412          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1413          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1414          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1415          * NMI.
1416          *
1417          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1418          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1419          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1420          * other IST entries.
1421          */
1422
1423         ASM_CLAC
1424
1425         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1426         pushq   %rdx
1427
1428         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1429         jz      .Lnmi_from_kernel
1430
1431         /*
1432          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1433          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1434          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1435          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1436          * are off.
1437          *
1438          * We also must not push anything to the stack before switching
1439          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1440          */
1441
1442         swapgs
1443         cld
1444         FENCE_SWAPGS_USER_ENTRY
1445         SWITCH_TO_KERNEL_CR3 scratch_reg=%rdx
1446         movq    %rsp, %rdx
1447         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
1448         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1449         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1450         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1451         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1452         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1453         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1454         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1455         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1456         PUSH_AND_CLEAR_REGS rdx=(%rdx)
1457         ENCODE_FRAME_POINTER
1458
1459         /*
1460          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1461          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1462          * done with the NMI stack.
1463          */
1464
1465         movq    %rsp, %rdi
1466         movq    $-1, %rsi
1467         call    do_nmi
1468
1469         /*
1470          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1471          * work, because we don't want to enable interrupts.
1472          */
1473         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1474
1475 .Lnmi_from_kernel:
1476         /*
1477          * Here's what our stack frame will look like:
1478          * +---------------------------------------------------------+
1479          * | original SS                                             |
1480          * | original Return RSP                                     |
1481          * | original RFLAGS                                         |
1482          * | original CS                                             |
1483          * | original RIP                                            |
1484          * +---------------------------------------------------------+
1485          * | temp storage for rdx                                    |
1486          * +---------------------------------------------------------+
1487          * | "NMI executing" variable                                |
1488          * +---------------------------------------------------------+
1489          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1490          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1491          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1492          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1493          * | iret RIP         }                                      |
1494          * +---------------------------------------------------------+
1495          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1496          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1497          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1498          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1499          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1500          * +---------------------------------------------------------+
1501          * | pt_regs                                                 |
1502          * +---------------------------------------------------------+
1503          *
1504          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1505          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1506          * space for the asm code here.
1507          *
1508          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1509          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1510          * processing.
1511          *
1512          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1513          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1514          * frame pointing to the final return target.
1515          */
1516
1517         /*
1518          * Determine whether we're a nested NMI.
1519          *
1520          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1521          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1522          * modify the "iret" frame because it's being written by
1523          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1524          * about to about to call do_nmi anyway, so we can just
1525          * resume the outer NMI.
1526          */
1527
1528         movq    $repeat_nmi, %rdx
1529         cmpq    8(%rsp), %rdx
1530         ja      1f
1531         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1532         cmpq    8(%rsp), %rdx
1533         ja      nested_nmi_out
1534 1:
1535
1536         /*
1537          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1538          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1539          * before IRET.
1540          */
1541         cmpl    $1, -8(%rsp)
1542         je      nested_nmi
1543
1544         /*
1545          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1546          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1547          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1548          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1549          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1550          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1551          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1552          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1553          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1554          * "NMI executing".
1555          */
1556         lea     6*8(%rsp), %rdx
1557         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1558         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1559         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1560         ja      first_nmi
1561
1562         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1563         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1564         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1565         jb      first_nmi
1566
1567         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1568
1569         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1570         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1571
1572         /* This is a nested NMI. */
1573
1574 nested_nmi:
1575         /*
1576          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1577          * iteration of NMI handling.
1578          */
1579         subq    $8, %rsp
1580         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1581         pushq   $__KERNEL_DS
1582         pushq   %rdx
1583         pushfq
1584         pushq   $__KERNEL_CS
1585         pushq   $repeat_nmi
1586
1587         /* Put stack back */
1588         addq    $(6*8), %rsp
1589
1590 nested_nmi_out:
1591         popq    %rdx
1592
1593         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1594         iretq
1595
1596 first_nmi:
1597         /* Restore rdx. */
1598         movq    (%rsp), %rdx
1599
1600         /* Make room for "NMI executing". */
1601         pushq   $0
1602
1603         /* Leave room for the "iret" frame */
1604         subq    $(5*8), %rsp
1605
1606         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1607         .rept 5
1608         pushq   11*8(%rsp)
1609         .endr
1610         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1611
1612         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1613
1614 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1615         /*
1616          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1617          * default because IRET is very expensive.
1618          */
1619         pushq   $0              /* SS */
1620         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1621         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1622         pushfq                  /* RFLAGS */
1623         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1624         pushq   $1f             /* RIP */
1625         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1626         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1627 1:
1628 #endif
1629
1630 repeat_nmi:
1631         /*
1632          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1633          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1634          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1635          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1636          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1637          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1638          * NMI will update.
1639          *
1640          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1641          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1642          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1643          * gsbase if needed before we call do_nmi.  "NMI executing"
1644          * is zero.
1645          */
1646         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1647
1648         /*
1649          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1650          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1651          * it or it will end up containing garbage.
1652          */
1653         addq    $(10*8), %rsp
1654         .rept 5
1655         pushq   -6*8(%rsp)
1656         .endr
1657         subq    $(5*8), %rsp
1658 end_repeat_nmi:
1659
1660         /*
1661          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1662          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1663          * frame to point back to repeat_nmi.
1664          */
1665         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1666
1667         /*
1668          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1669          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1670          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1671          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1672          * exceptions might do.
1673          */
1674         call    paranoid_entry
1675         UNWIND_HINT_REGS
1676
1677         /* paranoidentry do_nmi, 0; without TRACE_IRQS_OFF */
1678         movq    %rsp, %rdi
1679         movq    $-1, %rsi
1680         call    do_nmi
1681
1682         /* Always restore stashed CR3 value (see paranoid_entry) */
1683         RESTORE_CR3 scratch_reg=%r15 save_reg=%r14
1684
1685         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1686         jnz     nmi_restore
1687 nmi_swapgs:
1688         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1689 nmi_restore:
1690         POP_REGS
1691
1692         /*
1693          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1694          * at the "iret" frame.
1695          */
1696         addq    $6*8, %rsp
1697
1698         /*
1699          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1700          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1701          * the SYSCALL entry and exit paths.
1702          *
1703          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1704          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1705          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1706          */
1707         std
1708         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1709
1710         /*
1711          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1712          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1713          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1714          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1715          */
1716         iretq
1717 SYM_CODE_END(nmi)
1718
1719 #ifndef CONFIG_IA32_EMULATION
1720 /*
1721  * This handles SYSCALL from 32-bit code.  There is no way to program
1722  * MSRs to fully disable 32-bit SYSCALL.
1723  */
1724 SYM_CODE_START(ignore_sysret)
1725         UNWIND_HINT_EMPTY
1726         mov     $-ENOSYS, %eax
1727         sysretl
1728 SYM_CODE_END(ignore_sysret)
1729 #endif
1730
1731 SYM_CODE_START(rewind_stack_do_exit)
1732         UNWIND_HINT_FUNC
1733         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1734         xorl    %ebp, %ebp
1735
1736         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rax
1737         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1738         UNWIND_HINT_REGS
1739
1740         call    do_exit
1741 SYM_CODE_END(rewind_stack_do_exit)