arch/x86/kvm/emulate.c

   1 /******************************************************************************
   2  * emulate.c
   3  *
   4  * Generic x86 (32-bit and 64-bit) instruction decoder and emulator.
   5  *
   6  * Copyright (c) 2005 Keir Fraser
   7  *
   8  * Linux coding style, mod r/m decoder, segment base fixes, real-mode
   9  * privileged instructions:
  10  *
  11  * Copyright (C) 2006 Qumranet
  12  *
  13  *   Avi Kivity <avi@qumranet.com>
  14  *   Yaniv Kamay <yaniv@qumranet.com>
  15  *
  16  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  17  * the COPYING file in the top-level directory.
  18  *
  19  * From: xen-unstable 10676:af9809f51f81a3c43f276f00c81a52ef558afda4
  20  */
  21
  22 #ifndef __KERNEL__
  23 #include <stdio.h>
  24 #include <stdint.h>
  25 #include <public/xen.h>
  26 #define DPRINTF(_f, _a ...) printf(_f , ## _a)
  27 #else
  28 #include <linux/kvm_host.h>
  29 #include "kvm_cache_regs.h"
  30 #define DPRINTF(x...) do {} while (0)
  31 #endif
  32 #include <linux/module.h>
  33 #include <asm/kvm_emulate.h>
  34
  35 #include "x86.h"
  36
  37 /*
  38  * Opcode effective-address decode tables.
  39  * Note that we only emulate instructions that have at least one memory
  40  * operand (excluding implicit stack references). We assume that stack
  41  * references and instruction fetches will never occur in special memory
  42  * areas that require emulation. So, for example, 'mov <imm>,<reg>' need
  43  * not be handled.
  44  */
  45
  46 /* Operand sizes: 8-bit operands or specified/overridden size. */
  47 #define ByteOp      (1<<0)      /* 8-bit operands. */
  48 /* Destination operand type. */
  49 #define ImplicitOps (1<<1)      /* Implicit in opcode. No generic decode. */
  50 #define DstReg      (2<<1)      /* Register operand. */
  51 #define DstMem      (3<<1)      /* Memory operand. */
  52 #define DstAcc      (4<<1)      /* Destination Accumulator */
  53 #define DstMask     (7<<1)
  54 /* Source operand type. */
  55 #define SrcNone     (0<<4)      /* No source operand. */
  56 #define SrcImplicit (0<<4)      /* Source operand is implicit in the opcode. */
  57 #define SrcReg      (1<<4)      /* Register operand. */
  58 #define SrcMem      (2<<4)      /* Memory operand. */
  59 #define SrcMem16    (3<<4)      /* Memory operand (16-bit). */
  60 #define SrcMem32    (4<<4)      /* Memory operand (32-bit). */
  61 #define SrcImm      (5<<4)      /* Immediate operand. */
  62 #define SrcImmByte  (6<<4)      /* 8-bit sign-extended immediate operand. */
  63 #define SrcOne      (7<<4)      /* Implied '1' */
  64 #define SrcImmUByte (8<<4)      /* 8-bit unsigned immediate operand. */
  65 #define SrcImmU     (9<<4)      /* Immediate operand, unsigned */
  66 #define SrcMask     (0xf<<4)
  67 /* Generic ModRM decode. */
  68 #define ModRM       (1<<8)
  69 /* Destination is only written; never read. */
  70 #define Mov         (1<<9)
  71 #define BitOp       (1<<10)
  72 #define MemAbs      (1<<11)      /* Memory operand is absolute displacement */
  73 #define String      (1<<12)     /* String instruction (rep capable) */
  74 #define Stack       (1<<13)     /* Stack instruction (push/pop) */
  75 #define Group       (1<<14)     /* Bits 3:5 of modrm byte extend opcode */
  76 #define GroupDual   (1<<15)     /* Alternate decoding of mod == 3 */
  77 #define GroupMask   0xff        /* Group number stored in bits 0:7 */
  78 /* Misc flags */
  79 #define Lock        (1<<26) /* lock prefix is allowed for the instruction */
  80 #define Priv        (1<<27) /* instruction generates #GP if current CPL != 0 */
  81 #define No64        (1<<28)
  82 /* Source 2 operand type */
  83 #define Src2None    (0<<29)
  84 #define Src2CL      (1<<29)
  85 #define Src2ImmByte (2<<29)
  86 #define Src2One     (3<<29)
  87 #define Src2Imm16   (4<<29)
  88 #define Src2Mask    (7<<29)
  89
  90 enum {
  91         Group1_80, Group1_81, Group1_82, Group1_83,
  92         Group1A, Group3_Byte, Group3, Group4, Group5, Group7,
  93         Group8, Group9,
  94 };
  95
  96 static u32 opcode_table[256] = {
  97         /* 0x00 - 0x07 */
  98         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
  99         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 100         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm,
 101         ImplicitOps | Stack | No64, ImplicitOps | Stack | No64,
 102         /* 0x08 - 0x0F */
 103         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 104         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 105         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm,
 106         ImplicitOps | Stack | No64, 0,
 107         /* 0x10 - 0x17 */
 108         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 109         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 110         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm,
 111         ImplicitOps | Stack | No64, ImplicitOps | Stack | No64,
 112         /* 0x18 - 0x1F */
 113         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 114         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 115         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm,
 116         ImplicitOps | Stack | No64, ImplicitOps | Stack | No64,
 117         /* 0x20 - 0x27 */
 118         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 119         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 120         DstAcc | SrcImmByte, DstAcc | SrcImm, 0, 0,
 121         /* 0x28 - 0x2F */
 122         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 123         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 124         0, 0, 0, 0,
 125         /* 0x30 - 0x37 */
 126         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 127         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 128         0, 0, 0, 0,
 129         /* 0x38 - 0x3F */
 130         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 131         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM, DstReg | SrcMem | ModRM,
 132         ByteOp | DstAcc | SrcImm, DstAcc | SrcImm,
 133         0, 0,
 134         /* 0x40 - 0x47 */
 135         DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg,
 136         /* 0x48 - 0x4F */
 137         DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg,
 138         /* 0x50 - 0x57 */
 139         SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack,
 140         SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack, SrcReg | Stack,
 141         /* 0x58 - 0x5F */
 142         DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack,
 143         DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack, DstReg | Stack,
 144         /* 0x60 - 0x67 */
 145         ImplicitOps | Stack | No64, ImplicitOps | Stack | No64,
 146         0, DstReg | SrcMem32 | ModRM | Mov /* movsxd (x86/64) */ ,
 147         0, 0, 0, 0,
 148         /* 0x68 - 0x6F */
 149         SrcImm | Mov | Stack, 0, SrcImmByte | Mov | Stack, 0,
 150         SrcNone  | ByteOp  | ImplicitOps, SrcNone  | ImplicitOps, /* insb, insw/insd */
 151         SrcNone  | ByteOp  | ImplicitOps, SrcNone  | ImplicitOps, /* outsb, outsw/outsd */
 152         /* 0x70 - 0x77 */
 153         SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte,
 154         SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte,
 155         /* 0x78 - 0x7F */
 156         SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte,
 157         SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte, SrcImmByte,
 158         /* 0x80 - 0x87 */
 159         Group | Group1_80, Group | Group1_81,
 160         Group | Group1_82, Group | Group1_83,
 161         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM, DstMem | SrcReg | ModRM,
 162         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 163         /* 0x88 - 0x8F */
 164         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Mov, DstMem | SrcReg | ModRM | Mov,
 165         ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 166         DstMem | SrcReg | ModRM | Mov, ModRM | DstReg,
 167         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, Group | Group1A,
 168         /* 0x90 - 0x97 */
 169         DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg, DstReg,
 170         /* 0x98 - 0x9F */
 171         0, 0, SrcImm | Src2Imm16 | No64, 0,
 172         ImplicitOps | Stack, ImplicitOps | Stack, 0, 0,
 173         /* 0xA0 - 0xA7 */
 174         ByteOp | DstReg | SrcMem | Mov | MemAbs, DstReg | SrcMem | Mov | MemAbs,
 175         ByteOp | DstMem | SrcReg | Mov | MemAbs, DstMem | SrcReg | Mov | MemAbs,
 176         ByteOp | ImplicitOps | Mov | String, ImplicitOps | Mov | String,
 177         ByteOp | ImplicitOps | String, ImplicitOps | String,
 178         /* 0xA8 - 0xAF */
 179         0, 0, ByteOp | ImplicitOps | Mov | String, ImplicitOps | Mov | String,
 180         ByteOp | ImplicitOps | Mov | String, ImplicitOps | Mov | String,
 181         ByteOp | ImplicitOps | String, ImplicitOps | String,
 182         /* 0xB0 - 0xB7 */
 183         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 184         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 185         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 186         ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov, ByteOp | DstReg | SrcImm | Mov,
 187         /* 0xB8 - 0xBF */
 188         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 189         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 190         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 191         DstReg | SrcImm | Mov, DstReg | SrcImm | Mov,
 192         /* 0xC0 - 0xC7 */
 193         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 194         0, ImplicitOps | Stack, 0, 0,
 195         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Mov, DstMem | SrcImm | ModRM | Mov,
 196         /* 0xC8 - 0xCF */
 197         0, 0, 0, ImplicitOps | Stack,
 198         ImplicitOps, SrcImmByte, ImplicitOps | No64, ImplicitOps,
 199         /* 0xD0 - 0xD7 */
 200         ByteOp | DstMem | SrcImplicit | ModRM, DstMem | SrcImplicit | ModRM,
 201         ByteOp | DstMem | SrcImplicit | ModRM, DstMem | SrcImplicit | ModRM,
 202         0, 0, 0, 0,
 203         /* 0xD8 - 0xDF */
 204         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 205         /* 0xE0 - 0xE7 */
 206         0, 0, 0, 0,
 207         ByteOp | SrcImmUByte, SrcImmUByte,
 208         ByteOp | SrcImmUByte, SrcImmUByte,
 209         /* 0xE8 - 0xEF */
 210         SrcImm | Stack, SrcImm | ImplicitOps,
 211         SrcImmU | Src2Imm16 | No64, SrcImmByte | ImplicitOps,
 212         SrcNone | ByteOp | ImplicitOps, SrcNone | ImplicitOps,
 213         SrcNone | ByteOp | ImplicitOps, SrcNone | ImplicitOps,
 214         /* 0xF0 - 0xF7 */
 215         0, 0, 0, 0,
 216         ImplicitOps | Priv, ImplicitOps, Group | Group3_Byte, Group | Group3,
 217         /* 0xF8 - 0xFF */
 218         ImplicitOps, 0, ImplicitOps, ImplicitOps,
 219         ImplicitOps, ImplicitOps, Group | Group4, Group | Group5,
 220 };
 221
 222 static u32 twobyte_table[256] = {
 223         /* 0x00 - 0x0F */
 224         0, Group | GroupDual | Group7, 0, 0,
 225         0, ImplicitOps, ImplicitOps | Priv, 0,
 226         ImplicitOps | Priv, ImplicitOps | Priv, 0, 0,
 227         0, ImplicitOps | ModRM, 0, 0,
 228         /* 0x10 - 0x1F */
 229         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, ImplicitOps | ModRM, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 230         /* 0x20 - 0x2F */
 231         ModRM | ImplicitOps | Priv, ModRM | Priv,
 232         ModRM | ImplicitOps | Priv, ModRM | Priv,
 233         0, 0, 0, 0,
 234         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 235         /* 0x30 - 0x3F */
 236         ImplicitOps | Priv, 0, ImplicitOps | Priv, 0,
 237         ImplicitOps, ImplicitOps | Priv, 0, 0,
 238         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 239         /* 0x40 - 0x47 */
 240         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 241         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 242         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 243         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 244         /* 0x48 - 0x4F */
 245         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 246         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 247         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 248         DstReg | SrcMem | ModRM | Mov, DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 249         /* 0x50 - 0x5F */
 250         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 251         /* 0x60 - 0x6F */
 252         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 253         /* 0x70 - 0x7F */
 254         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 255         /* 0x80 - 0x8F */
 256         SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm,
 257         SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm, SrcImm,
 258         /* 0x90 - 0x9F */
 259         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 260         /* 0xA0 - 0xA7 */
 261         ImplicitOps | Stack, ImplicitOps | Stack,
 262         0, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp,
 263         DstMem | SrcReg | Src2ImmByte | ModRM,
 264         DstMem | SrcReg | Src2CL | ModRM, 0, 0,
 265         /* 0xA8 - 0xAF */
 266         ImplicitOps | Stack, ImplicitOps | Stack,
 267         0, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp | Lock,
 268         DstMem | SrcReg | Src2ImmByte | ModRM,
 269         DstMem | SrcReg | Src2CL | ModRM,
 270         ModRM, 0,
 271         /* 0xB0 - 0xB7 */
 272         ByteOp | DstMem | SrcReg | ModRM | Lock, DstMem | SrcReg | ModRM | Lock,
 273         0, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp | Lock,
 274         0, 0, ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 275             DstReg | SrcMem16 | ModRM | Mov,
 276         /* 0xB8 - 0xBF */
 277         0, 0,
 278         Group | Group8, DstMem | SrcReg | ModRM | BitOp | Lock,
 279         0, 0, ByteOp | DstReg | SrcMem | ModRM | Mov,
 280             DstReg | SrcMem16 | ModRM | Mov,
 281         /* 0xC0 - 0xCF */
 282         0, 0, 0, DstMem | SrcReg | ModRM | Mov,
 283         0, 0, 0, Group | GroupDual | Group9,
 284         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 285         /* 0xD0 - 0xDF */
 286         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 287         /* 0xE0 - 0xEF */
 288         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 289         /* 0xF0 - 0xFF */
 290         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 291 };
 292
 293 static u32 group_table[] = {
 294         [Group1_80*8] =
 295         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 296         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 297         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 298         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 299         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 300         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 301         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 302         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM,
 303         [Group1_81*8] =
 304         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 305         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 306         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 307         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 308         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 309         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 310         DstMem | SrcImm | ModRM | Lock,
 311         DstMem | SrcImm | ModRM,
 312         [Group1_82*8] =
 313         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 314         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 315         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 316         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 317         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 318         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 319         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64 | Lock,
 320         ByteOp | DstMem | SrcImm | ModRM | No64,
 321         [Group1_83*8] =
 322         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 323         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 324         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 325         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 326         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 327         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 328         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 329         DstMem | SrcImmByte | ModRM,
 330         [Group1A*8] =
 331         DstMem | SrcNone | ModRM | Mov | Stack, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 332         [Group3_Byte*8] =
 333         ByteOp | SrcImm | DstMem | ModRM, 0,
 334         ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM,
 335         0, 0, 0, 0,
 336         [Group3*8] =
 337         DstMem | SrcImm | ModRM, 0,
 338         DstMem | SrcNone | ModRM, DstMem | SrcNone | ModRM,
 339         0, 0, 0, 0,
 340         [Group4*8] =
 341         ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM, ByteOp | DstMem | SrcNone | ModRM,
 342         0, 0, 0, 0, 0, 0,
 343         [Group5*8] =
 344         DstMem | SrcNone | ModRM, DstMem | SrcNone | ModRM,
 345         SrcMem | ModRM | Stack, 0,
 346         SrcMem | ModRM | Stack, 0, SrcMem | ModRM | Stack, 0,
 347         [Group7*8] =
 348         0, 0, ModRM | SrcMem | Priv, ModRM | SrcMem | Priv,
 349         SrcNone | ModRM | DstMem | Mov, 0,
 350         SrcMem16 | ModRM | Mov | Priv, SrcMem | ModRM | ByteOp | Priv,
 351         [Group8*8] =
 352         0, 0, 0, 0,
 353         DstMem | SrcImmByte | ModRM, DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 354         DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock, DstMem | SrcImmByte | ModRM | Lock,
 355         [Group9*8] =
 356         0, ImplicitOps | ModRM | Lock, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 357 };
 358
 359 static u32 group2_table[] = {
 360         [Group7*8] =
 361         SrcNone | ModRM | Priv, 0, 0, SrcNone | ModRM,
 362         SrcNone | ModRM | DstMem | Mov, 0,
 363         SrcMem16 | ModRM | Mov, 0,
 364         [Group9*8] =
 365         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 366 };
 367
 368 /* EFLAGS bit definitions. */
 369 #define EFLG_ID (1<<21)
 370 #define EFLG_VIP (1<<20)
 371 #define EFLG_VIF (1<<19)
 372 #define EFLG_AC (1<<18)
 373 #define EFLG_VM (1<<17)
 374 #define EFLG_RF (1<<16)
 375 #define EFLG_IOPL (3<<12)
 376 #define EFLG_NT (1<<14)
 377 #define EFLG_OF (1<<11)
 378 #define EFLG_DF (1<<10)
 379 #define EFLG_IF (1<<9)
 380 #define EFLG_TF (1<<8)
 381 #define EFLG_SF (1<<7)
 382 #define EFLG_ZF (1<<6)
 383 #define EFLG_AF (1<<4)
 384 #define EFLG_PF (1<<2)
 385 #define EFLG_CF (1<<0)
 386
 387 /*
 388  * Instruction emulation:
 389  * Most instructions are emulated directly via a fragment of inline assembly
 390  * code. This allows us to save/restore EFLAGS and thus very easily pick up
 391  * any modified flags.
 392  */
 393
 394 #if defined(CONFIG_X86_64)
 395 #define _LO32 "k"               /* force 32-bit operand */
 396 #define _STK  "%%rsp"           /* stack pointer */
 397 #elif defined(__i386__)
 398 #define _LO32 ""                /* force 32-bit operand */
 399 #define _STK  "%%esp"           /* stack pointer */
 400 #endif
 401
 402 /*
 403  * These EFLAGS bits are restored from saved value during emulation, and
 404  * any changes are written back to the saved value after emulation.
 405  */
 406 #define EFLAGS_MASK (EFLG_OF|EFLG_SF|EFLG_ZF|EFLG_AF|EFLG_PF|EFLG_CF)
 407
 408 /* Before executing instruction: restore necessary bits in EFLAGS. */
 409 #define _PRE_EFLAGS(_sav, _msk, _tmp)                                   \
 410         /* EFLAGS = (_sav & _msk) | (EFLAGS & ~_msk); _sav &= ~_msk; */ \
 411         "movl %"_sav",%"_LO32 _tmp"; "                                  \
 412         "push %"_tmp"; "                                                \
 413         "push %"_tmp"; "                                                \
 414         "movl %"_msk",%"_LO32 _tmp"; "                                  \
 415         "andl %"_LO32 _tmp",("_STK"); "                                 \
 416         "pushf; "                                                       \
 417         "notl %"_LO32 _tmp"; "                                          \
 418         "andl %"_LO32 _tmp",("_STK"); "                                 \
 419         "andl %"_LO32 _tmp","__stringify(BITS_PER_LONG/4)"("_STK"); "   \
 420         "pop  %"_tmp"; "                                                \
 421         "orl  %"_LO32 _tmp",("_STK"); "                                 \
 422         "popf; "                                                        \
 423         "pop  %"_sav"; "
 424
 425 /* After executing instruction: write-back necessary bits in EFLAGS. */
 426 #define _POST_EFLAGS(_sav, _msk, _tmp) \
 427         /* _sav |= EFLAGS & _msk; */            \
 428         "pushf; "                               \
 429         "pop  %"_tmp"; "                        \
 430         "andl %"_msk",%"_LO32 _tmp"; "          \
 431         "orl  %"_LO32 _tmp",%"_sav"; "
 432
 433 #ifdef CONFIG_X86_64
 434 #define ON64(x) x
 435 #else
 436 #define ON64(x)
 437 #endif
 438
 439 #define ____emulate_2op(_op, _src, _dst, _eflags, _x, _y, _suffix)      \
 440         do {                                                            \
 441                 __asm__ __volatile__ (                                  \
 442                         _PRE_EFLAGS("0", "4", "2")                      \
 443                         _op _suffix " %"_x"3,%1; "                      \
 444                         _POST_EFLAGS("0", "4", "2")                     \
 445                         : "=m" (_eflags), "=m" ((_dst).val),            \
 446                           "=&r" (_tmp)                                  \
 447                         : _y ((_src).val), "i" (EFLAGS_MASK));          \
 448         } while (0)
 449
 450
 451 /* Raw emulation: instruction has two explicit operands. */
 452 #define __emulate_2op_nobyte(_op,_src,_dst,_eflags,_wx,_wy,_lx,_ly,_qx,_qy) \
 453         do {                                                            \
 454                 unsigned long _tmp;                                     \
 455                                                                         \
 456                 switch ((_dst).bytes) {                                 \
 457                 case 2:                                                 \
 458                         ____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_wx,_wy,"w"); \
 459                         break;                                          \
 460                 case 4:                                                 \
 461                         ____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_lx,_ly,"l"); \
 462                         break;                                          \
 463                 case 8:                                                 \
 464                         ON64(____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_qx,_qy,"q")); \
 465                         break;                                          \
 466                 }                                                       \
 467         } while (0)
 468
 469 #define __emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_bx,_by,_wx,_wy,_lx,_ly,_qx,_qy) \
 470         do {                                                                 \
 471                 unsigned long _tmp;                                          \
 472                 switch ((_dst).bytes) {                                      \
 473                 case 1:                                                      \
 474                         ____emulate_2op(_op,_src,_dst,_eflags,_bx,_by,"b");  \
 475                         break;                                               \
 476                 default:                                                     \
 477                         __emulate_2op_nobyte(_op, _src, _dst, _eflags,       \
 478                                              _wx, _wy, _lx, _ly, _qx, _qy);  \
 479                         break;                                               \
 480                 }                                                            \
 481         } while (0)
 482
 483 /* Source operand is byte-sized and may be restricted to just %cl. */
 484 #define emulate_2op_SrcB(_op, _src, _dst, _eflags)                      \
 485         __emulate_2op(_op, _src, _dst, _eflags,                         \
 486                       "b", "c", "b", "c", "b", "c", "b", "c")
 487
 488 /* Source operand is byte, word, long or quad sized. */
 489 #define emulate_2op_SrcV(_op, _src, _dst, _eflags)                      \
 490         __emulate_2op(_op, _src, _dst, _eflags,                         \
 491                       "b", "q", "w", "r", _LO32, "r", "", "r")
 492
 493 /* Source operand is word, long or quad sized. */
 494 #define emulate_2op_SrcV_nobyte(_op, _src, _dst, _eflags)               \
 495         __emulate_2op_nobyte(_op, _src, _dst, _eflags,                  \
 496                              "w", "r", _LO32, "r", "", "r")
 497
 498 /* Instruction has three operands and one operand is stored in ECX register */
 499 #define __emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags, _suffix, _type)         \
 500         do {                                                                    \
 501                 unsigned long _tmp;                                             \
 502                 _type _clv  = (_cl).val;                                        \
 503                 _type _srcv = (_src).val;                                       \
 504                 _type _dstv = (_dst).val;                                       \
 505                                                                                 \
 506                 __asm__ __volatile__ (                                          \
 507                         _PRE_EFLAGS("0", "5", "2")                              \
 508                         _op _suffix " %4,%1 \n"                                 \
 509                         _POST_EFLAGS("0", "5", "2")                             \
 510                         : "=m" (_eflags), "+r" (_dstv), "=&r" (_tmp)            \
 511                         : "c" (_clv) , "r" (_srcv), "i" (EFLAGS_MASK)           \
 512                         );                                                      \
 513                                                                                 \
 514                 (_cl).val  = (unsigned long) _clv;                              \
 515                 (_src).val = (unsigned long) _srcv;                             \
 516                 (_dst).val = (unsigned long) _dstv;                             \
 517         } while (0)
 518
 519 #define emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags)                           \
 520         do {                                                                    \
 521                 switch ((_dst).bytes) {                                         \
 522                 case 2:                                                         \
 523                         __emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags,         \
 524                                                 "w", unsigned short);           \
 525                         break;                                                  \
 526                 case 4:                                                         \
 527                         __emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags,         \
 528                                                 "l", unsigned int);             \
 529                         break;                                                  \
 530                 case 8:                                                         \
 531                         ON64(__emulate_2op_cl(_op, _cl, _src, _dst, _eflags,    \
 532                                                 "q", unsigned long));           \
 533                         break;                                                  \
 534                 }                                                               \
 535         } while (0)
 536
 537 #define __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, _suffix)                      \
 538         do {                                                            \
 539                 unsigned long _tmp;                                     \
 540                                                                         \
 541                 __asm__ __volatile__ (                                  \
 542                         _PRE_EFLAGS("0", "3", "2")                      \
 543                         _op _suffix " %1; "                             \
 544                         _POST_EFLAGS("0", "3", "2")                     \
 545                         : "=m" (_eflags), "+m" ((_dst).val),            \
 546                           "=&r" (_tmp)                                  \
 547                         : "i" (EFLAGS_MASK));                           \
 548         } while (0)
 549
 550 /* Instruction has only one explicit operand (no source operand). */
 551 #define emulate_1op(_op, _dst, _eflags)                                    \
 552         do {                                                            \
 553                 switch ((_dst).bytes) {                                 \
 554                 case 1: __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "b"); break;  \
 555                 case 2: __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "w"); break;  \
 556                 case 4: __emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "l"); break;  \
 557                 case 8: ON64(__emulate_1op(_op, _dst, _eflags, "q")); break; \
 558                 }                                                       \
 559         } while (0)
 560
 561 /* Fetch next part of the instruction being emulated. */
 562 #define insn_fetch(_type, _size, _eip)                                  \
 563 ({      unsigned long _x;                                               \
 564         rc = do_insn_fetch(ctxt, ops, (_eip), &_x, (_size));            \
 565         if (rc != 0)                                                    \
 566                 goto done;                                              \
 567         (_eip) += (_size);                                              \
 568         (_type)_x;                                                      \
 569 })
 570
 571 static inline unsigned long ad_mask(struct decode_cache *c)
 572 {
 573         return (1UL << (c->ad_bytes << 3)) - 1;
 574 }
 575
 576 /* Access/update address held in a register, based on addressing mode. */
 577 static inline unsigned long
 578 address_mask(struct decode_cache *c, unsigned long reg)
 579 {
 580         if (c->ad_bytes == sizeof(unsigned long))
 581                 return reg;
 582         else
 583                 return reg & ad_mask(c);
 584 }
 585
 586 static inline unsigned long
 587 register_address(struct decode_cache *c, unsigned long base, unsigned long reg)
 588 {
 589         return base + address_mask(c, reg);
 590 }
 591
 592 static inline void
 593 register_address_increment(struct decode_cache *c, unsigned long *reg, int inc)
 594 {
 595         if (c->ad_bytes == sizeof(unsigned long))
 596                 *reg += inc;
 597         else
 598                 *reg = (*reg & ~ad_mask(c)) | ((*reg + inc) & ad_mask(c));
 599 }
 600
 601 static inline void jmp_rel(struct decode_cache *c, int rel)
 602 {
 603         register_address_increment(c, &c->eip, rel);
 604 }
 605
 606 static void set_seg_override(struct decode_cache *c, int seg)
 607 {
 608         c->has_seg_override = true;
 609         c->seg_override = seg;
 610 }
 611
 612 static unsigned long seg_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, int seg)
 613 {
 614         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64 && seg < VCPU_SREG_FS)
 615                 return 0;
 616
 617         return kvm_x86_ops->get_segment_base(ctxt->vcpu, seg);
 618 }
 619
 620 static unsigned long seg_override_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 621                                        struct decode_cache *c)
 622 {
 623         if (!c->has_seg_override)
 624                 return 0;
 625
 626         return seg_base(ctxt, c->seg_override);
 627 }
 628
 629 static unsigned long es_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
 630 {
 631         return seg_base(ctxt, VCPU_SREG_ES);
 632 }
 633
 634 static unsigned long ss_base(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
 635 {
 636         return seg_base(ctxt, VCPU_SREG_SS);
 637 }
 638
 639 static int do_fetch_insn_byte(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 640                               struct x86_emulate_ops *ops,
 641                               unsigned long linear, u8 *dest)
 642 {
 643         struct fetch_cache *fc = &ctxt->decode.fetch;
 644         int rc;
 645         int size;
 646
 647         if (linear < fc->start || linear >= fc->end) {
 648                 size = min(15UL, PAGE_SIZE - offset_in_page(linear));
 649                 rc = ops->fetch(linear, fc->data, size, ctxt->vcpu, NULL);
 650                 if (rc)
 651                         return rc;
 652                 fc->start = linear;
 653                 fc->end = linear + size;
 654         }
 655         *dest = fc->data[linear - fc->start];
 656         return 0;
 657 }
 658
 659 static int do_insn_fetch(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 660                          struct x86_emulate_ops *ops,
 661                          unsigned long eip, void *dest, unsigned size)
 662 {
 663         int rc = 0;
 664
 665         /* x86 instructions are limited to 15 bytes. */
 666         if (eip + size - ctxt->decode.eip_orig > 15)
 667                 return X86EMUL_UNHANDLEABLE;
 668         eip += ctxt->cs_base;
 669         while (size--) {
 670                 rc = do_fetch_insn_byte(ctxt, ops, eip++, dest++);
 671                 if (rc)
 672                         return rc;
 673         }
 674         return 0;
 675 }
 676
 677 /*
 678  * Given the 'reg' portion of a ModRM byte, and a register block, return a
 679  * pointer into the block that addresses the relevant register.
 680  * @highbyte_regs specifies whether to decode AH,CH,DH,BH.
 681  */
 682 static void *decode_register(u8 modrm_reg, unsigned long *regs,
 683                              int highbyte_regs)
 684 {
 685         void *p;
 686
 687         p = &regs[modrm_reg];
 688         if (highbyte_regs && modrm_reg >= 4 && modrm_reg < 8)
 689                 p = (unsigned char *)&regs[modrm_reg & 3] + 1;
 690         return p;
 691 }
 692
 693 static int read_descriptor(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 694                            struct x86_emulate_ops *ops,
 695                            void *ptr,
 696                            u16 *size, unsigned long *address, int op_bytes)
 697 {
 698         int rc;
 699
 700         if (op_bytes == 2)
 701                 op_bytes = 3;
 702         *address = 0;
 703         rc = ops->read_std((unsigned long)ptr, (unsigned long *)size, 2,
 704                            ctxt->vcpu, NULL);
 705         if (rc)
 706                 return rc;
 707         rc = ops->read_std((unsigned long)ptr + 2, address, op_bytes,
 708                            ctxt->vcpu, NULL);
 709         return rc;
 710 }
 711
 712 static int test_cc(unsigned int condition, unsigned int flags)
 713 {
 714         int rc = 0;
 715
 716         switch ((condition & 15) >> 1) {
 717         case 0: /* o */
 718                 rc |= (flags & EFLG_OF);
 719                 break;
 720         case 1: /* b/c/nae */
 721                 rc |= (flags & EFLG_CF);
 722                 break;
 723         case 2: /* z/e */
 724                 rc |= (flags & EFLG_ZF);
 725                 break;
 726         case 3: /* be/na */
 727                 rc |= (flags & (EFLG_CF|EFLG_ZF));
 728                 break;
 729         case 4: /* s */
 730                 rc |= (flags & EFLG_SF);
 731                 break;
 732         case 5: /* p/pe */
 733                 rc |= (flags & EFLG_PF);
 734                 break;
 735         case 7: /* le/ng */
 736                 rc |= (flags & EFLG_ZF);
 737                 /* fall through */
 738         case 6: /* l/nge */
 739                 rc |= (!(flags & EFLG_SF) != !(flags & EFLG_OF));
 740                 break;
 741         }
 742
 743         /* Odd condition identifiers (lsb == 1) have inverted sense. */
 744         return (!!rc ^ (condition & 1));
 745 }
 746
 747 static void decode_register_operand(struct operand *op,
 748                                     struct decode_cache *c,
 749                                     int inhibit_bytereg)
 750 {
 751         unsigned reg = c->modrm_reg;
 752         int highbyte_regs = c->rex_prefix == 0;
 753
 754         if (!(c->d & ModRM))
 755                 reg = (c->b & 7) | ((c->rex_prefix & 1) << 3);
 756         op->type = OP_REG;
 757         if ((c->d & ByteOp) && !inhibit_bytereg) {
 758                 op->ptr = decode_register(reg, c->regs, highbyte_regs);
 759                 op->val = *(u8 *)op->ptr;
 760                 op->bytes = 1;
 761         } else {
 762                 op->ptr = decode_register(reg, c->regs, 0);
 763                 op->bytes = c->op_bytes;
 764                 switch (op->bytes) {
 765                 case 2:
 766                         op->val = *(u16 *)op->ptr;
 767                         break;
 768                 case 4:
 769                         op->val = *(u32 *)op->ptr;
 770                         break;
 771                 case 8:
 772                         op->val = *(u64 *) op->ptr;
 773                         break;
 774                 }
 775         }
 776         op->orig_val = op->val;
 777 }
 778
 779 static int decode_modrm(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 780                         struct x86_emulate_ops *ops)
 781 {
 782         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
 783         u8 sib;
 784         int index_reg = 0, base_reg = 0, scale;
 785         int rc = 0;
 786
 787         if (c->rex_prefix) {
 788                 c->modrm_reg = (c->rex_prefix & 4) << 1;        /* REX.R */
 789                 index_reg = (c->rex_prefix & 2) << 2; /* REX.X */
 790                 c->modrm_rm = base_reg = (c->rex_prefix & 1) << 3; /* REG.B */
 791         }
 792
 793         c->modrm = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
 794         c->modrm_mod |= (c->modrm & 0xc0) >> 6;
 795         c->modrm_reg |= (c->modrm & 0x38) >> 3;
 796         c->modrm_rm |= (c->modrm & 0x07);
 797         c->modrm_ea = 0;
 798         c->use_modrm_ea = 1;
 799
 800         if (c->modrm_mod == 3) {
 801                 c->modrm_ptr = decode_register(c->modrm_rm,
 802                                                c->regs, c->d & ByteOp);
 803                 c->modrm_val = *(unsigned long *)c->modrm_ptr;
 804                 return rc;
 805         }
 806
 807         if (c->ad_bytes == 2) {
 808                 unsigned bx = c->regs[VCPU_REGS_RBX];
 809                 unsigned bp = c->regs[VCPU_REGS_RBP];
 810                 unsigned si = c->regs[VCPU_REGS_RSI];
 811                 unsigned di = c->regs[VCPU_REGS_RDI];
 812
 813                 /* 16-bit ModR/M decode. */
 814                 switch (c->modrm_mod) {
 815                 case 0:
 816                         if (c->modrm_rm == 6)
 817                                 c->modrm_ea += insn_fetch(u16, 2, c->eip);
 818                         break;
 819                 case 1:
 820                         c->modrm_ea += insn_fetch(s8, 1, c->eip);
 821                         break;
 822                 case 2:
 823                         c->modrm_ea += insn_fetch(u16, 2, c->eip);
 824                         break;
 825                 }
 826                 switch (c->modrm_rm) {
 827                 case 0:
 828                         c->modrm_ea += bx + si;
 829                         break;
 830                 case 1:
 831                         c->modrm_ea += bx + di;
 832                         break;
 833                 case 2:
 834                         c->modrm_ea += bp + si;
 835                         break;
 836                 case 3:
 837                         c->modrm_ea += bp + di;
 838                         break;
 839                 case 4:
 840                         c->modrm_ea += si;
 841                         break;
 842                 case 5:
 843                         c->modrm_ea += di;
 844                         break;
 845                 case 6:
 846                         if (c->modrm_mod != 0)
 847                                 c->modrm_ea += bp;
 848                         break;
 849                 case 7:
 850                         c->modrm_ea += bx;
 851                         break;
 852                 }
 853                 if (c->modrm_rm == 2 || c->modrm_rm == 3 ||
 854                     (c->modrm_rm == 6 && c->modrm_mod != 0))
 855                         if (!c->has_seg_override)
 856                                 set_seg_override(c, VCPU_SREG_SS);
 857                 c->modrm_ea = (u16)c->modrm_ea;
 858         } else {
 859                 /* 32/64-bit ModR/M decode. */
 860                 if ((c->modrm_rm & 7) == 4) {
 861                         sib = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
 862                         index_reg |= (sib >> 3) & 7;
 863                         base_reg |= sib & 7;
 864                         scale = sib >> 6;
 865
 866                         if ((base_reg & 7) == 5 && c->modrm_mod == 0)
 867                                 c->modrm_ea += insn_fetch(s32, 4, c->eip);
 868                         else
 869                                 c->modrm_ea += c->regs[base_reg];
 870                         if (index_reg != 4)
 871                                 c->modrm_ea += c->regs[index_reg] << scale;
 872                 } else if ((c->modrm_rm & 7) == 5 && c->modrm_mod == 0) {
 873                         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64)
 874                                 c->rip_relative = 1;
 875                 } else
 876                         c->modrm_ea += c->regs[c->modrm_rm];
 877                 switch (c->modrm_mod) {
 878                 case 0:
 879                         if (c->modrm_rm == 5)
 880                                 c->modrm_ea += insn_fetch(s32, 4, c->eip);
 881                         break;
 882                 case 1:
 883                         c->modrm_ea += insn_fetch(s8, 1, c->eip);
 884                         break;
 885                 case 2:
 886                         c->modrm_ea += insn_fetch(s32, 4, c->eip);
 887                         break;
 888                 }
 889         }
 890 done:
 891         return rc;
 892 }
 893
 894 static int decode_abs(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
 895                       struct x86_emulate_ops *ops)
 896 {
 897         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
 898         int rc = 0;
 899
 900         switch (c->ad_bytes) {
 901         case 2:
 902                 c->modrm_ea = insn_fetch(u16, 2, c->eip);
 903                 break;
 904         case 4:
 905                 c->modrm_ea = insn_fetch(u32, 4, c->eip);
 906                 break;
 907         case 8:
 908                 c->modrm_ea = insn_fetch(u64, 8, c->eip);
 909                 break;
 910         }
 911 done:
 912         return rc;
 913 }
 914
 915 int
 916 x86_decode_insn(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, struct x86_emulate_ops *ops)
 917 {
 918         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
 919         int rc = 0;
 920         int mode = ctxt->mode;
 921         int def_op_bytes, def_ad_bytes, group;
 922
 923         /* Shadow copy of register state. Committed on successful emulation. */
 924
 925         memset(c, 0, sizeof(struct decode_cache));
 926         c->eip = c->eip_orig = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
 927         ctxt->cs_base = seg_base(ctxt, VCPU_SREG_CS);
 928         memcpy(c->regs, ctxt->vcpu->arch.regs, sizeof c->regs);
 929
 930         switch (mode) {
 931         case X86EMUL_MODE_REAL:
 932         case X86EMUL_MODE_VM86:
 933         case X86EMUL_MODE_PROT16:
 934                 def_op_bytes = def_ad_bytes = 2;
 935                 break;
 936         case X86EMUL_MODE_PROT32:
 937                 def_op_bytes = def_ad_bytes = 4;
 938                 break;
 939 #ifdef CONFIG_X86_64
 940         case X86EMUL_MODE_PROT64:
 941                 def_op_bytes = 4;
 942                 def_ad_bytes = 8;
 943                 break;
 944 #endif
 945         default:
 946                 return -1;
 947         }
 948
 949         c->op_bytes = def_op_bytes;
 950         c->ad_bytes = def_ad_bytes;
 951
 952         /* Legacy prefixes. */
 953         for (;;) {
 954                 switch (c->b = insn_fetch(u8, 1, c->eip)) {
 955                 case 0x66:      /* operand-size override */
 956                         /* switch between 2/4 bytes */
 957                         c->op_bytes = def_op_bytes ^ 6;
 958                         break;
 959                 case 0x67:      /* address-size override */
 960                         if (mode == X86EMUL_MODE_PROT64)
 961                                 /* switch between 4/8 bytes */
 962                                 c->ad_bytes = def_ad_bytes ^ 12;
 963                         else
 964                                 /* switch between 2/4 bytes */
 965                                 c->ad_bytes = def_ad_bytes ^ 6;
 966                         break;
 967                 case 0x26:      /* ES override */
 968                 case 0x2e:      /* CS override */
 969                 case 0x36:      /* SS override */
 970                 case 0x3e:      /* DS override */
 971                         set_seg_override(c, (c->b >> 3) & 3);
 972                         break;
 973                 case 0x64:      /* FS override */
 974                 case 0x65:      /* GS override */
 975                         set_seg_override(c, c->b & 7);
 976                         break;
 977                 case 0x40 ... 0x4f: /* REX */
 978                         if (mode != X86EMUL_MODE_PROT64)
 979                                 goto done_prefixes;
 980                         c->rex_prefix = c->b;
 981                         continue;
 982                 case 0xf0:      /* LOCK */
 983                         c->lock_prefix = 1;
 984                         break;
 985                 case 0xf2:      /* REPNE/REPNZ */
 986                         c->rep_prefix = REPNE_PREFIX;
 987                         break;
 988                 case 0xf3:      /* REP/REPE/REPZ */
 989                         c->rep_prefix = REPE_PREFIX;
 990                         break;
 991                 default:
 992                         goto done_prefixes;
 993                 }
 994
 995                 /* Any legacy prefix after a REX prefix nullifies its effect. */
 996
 997                 c->rex_prefix = 0;
 998         }
 999
1000 done_prefixes:
1001
1002         /* REX prefix. */
1003         if (c->rex_prefix)
1004                 if (c->rex_prefix & 8)
1005                         c->op_bytes = 8;        /* REX.W */
1006
1007         /* Opcode byte(s). */
1008         c->d = opcode_table[c->b];
1009         if (c->d == 0) {
1010                 /* Two-byte opcode? */
1011                 if (c->b == 0x0f) {
1012                         c->twobyte = 1;
1013                         c->b = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1014                         c->d = twobyte_table[c->b];
1015                 }
1016         }
1017
1018         if (mode == X86EMUL_MODE_PROT64 && (c->d & No64)) {
1019                 kvm_report_emulation_failure(ctxt->vcpu, "invalid x86/64 instruction");
1020                 return -1;
1021         }
1022
1023         if (c->d & Group) {
1024                 group = c->d & GroupMask;
1025                 c->modrm = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1026                 --c->eip;
1027
1028                 group = (group << 3) + ((c->modrm >> 3) & 7);
1029                 if ((c->d & GroupDual) && (c->modrm >> 6) == 3)
1030                         c->d = group2_table[group];
1031                 else
1032                         c->d = group_table[group];
1033         }
1034
1035         /* Unrecognised? */
1036         if (c->d == 0) {
1037                 DPRINTF("Cannot emulate %02x\n", c->b);
1038                 return -1;
1039         }
1040
1041         if (mode == X86EMUL_MODE_PROT64 && (c->d & Stack))
1042                 c->op_bytes = 8;
1043
1044         /* ModRM and SIB bytes. */
1045         if (c->d & ModRM)
1046                 rc = decode_modrm(ctxt, ops);
1047         else if (c->d & MemAbs)
1048                 rc = decode_abs(ctxt, ops);
1049         if (rc)
1050                 goto done;
1051
1052         if (!c->has_seg_override)
1053                 set_seg_override(c, VCPU_SREG_DS);
1054
1055         if (!(!c->twobyte && c->b == 0x8d))
1056                 c->modrm_ea += seg_override_base(ctxt, c);
1057
1058         if (c->ad_bytes != 8)
1059                 c->modrm_ea = (u32)c->modrm_ea;
1060         /*
1061          * Decode and fetch the source operand: register, memory
1062          * or immediate.
1063          */
1064         switch (c->d & SrcMask) {
1065         case SrcNone:
1066                 break;
1067         case SrcReg:
1068                 decode_register_operand(&c->src, c, 0);
1069                 break;
1070         case SrcMem16:
1071                 c->src.bytes = 2;
1072                 goto srcmem_common;
1073         case SrcMem32:
1074                 c->src.bytes = 4;
1075                 goto srcmem_common;
1076         case SrcMem:
1077                 c->src.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 :
1078                                                            c->op_bytes;
1079                 /* Don't fetch the address for invlpg: it could be unmapped. */
1080                 if (c->twobyte && c->b == 0x01 && c->modrm_reg == 7)
1081                         break;
1082         srcmem_common:
1083                 /*
1084                  * For instructions with a ModR/M byte, switch to register
1085                  * access if Mod = 3.
1086                  */
1087                 if ((c->d & ModRM) && c->modrm_mod == 3) {
1088                         c->src.type = OP_REG;
1089                         c->src.val = c->modrm_val;
1090                         c->src.ptr = c->modrm_ptr;
1091                         break;
1092                 }
1093                 c->src.type = OP_MEM;
1094                 break;
1095         case SrcImm:
1096         case SrcImmU:
1097                 c->src.type = OP_IMM;
1098                 c->src.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1099                 c->src.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1100                 if (c->src.bytes == 8)
1101                         c->src.bytes = 4;
1102                 /* NB. Immediates are sign-extended as necessary. */
1103                 switch (c->src.bytes) {
1104                 case 1:
1105                         c->src.val = insn_fetch(s8, 1, c->eip);
1106                         break;
1107                 case 2:
1108                         c->src.val = insn_fetch(s16, 2, c->eip);
1109                         break;
1110                 case 4:
1111                         c->src.val = insn_fetch(s32, 4, c->eip);
1112                         break;
1113                 }
1114                 if ((c->d & SrcMask) == SrcImmU) {
1115                         switch (c->src.bytes) {
1116                         case 1:
1117                                 c->src.val &= 0xff;
1118                                 break;
1119                         case 2:
1120                                 c->src.val &= 0xffff;
1121                                 break;
1122                         case 4:
1123                                 c->src.val &= 0xffffffff;
1124                                 break;
1125                         }
1126                 }
1127                 break;
1128         case SrcImmByte:
1129         case SrcImmUByte:
1130                 c->src.type = OP_IMM;
1131                 c->src.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1132                 c->src.bytes = 1;
1133                 if ((c->d & SrcMask) == SrcImmByte)
1134                         c->src.val = insn_fetch(s8, 1, c->eip);
1135                 else
1136                         c->src.val = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1137                 break;
1138         case SrcOne:
1139                 c->src.bytes = 1;
1140                 c->src.val = 1;
1141                 break;
1142         }
1143
1144         /*
1145          * Decode and fetch the second source operand: register, memory
1146          * or immediate.
1147          */
1148         switch (c->d & Src2Mask) {
1149         case Src2None:
1150                 break;
1151         case Src2CL:
1152                 c->src2.bytes = 1;
1153                 c->src2.val = c->regs[VCPU_REGS_RCX] & 0x8;
1154                 break;
1155         case Src2ImmByte:
1156                 c->src2.type = OP_IMM;
1157                 c->src2.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1158                 c->src2.bytes = 1;
1159                 c->src2.val = insn_fetch(u8, 1, c->eip);
1160                 break;
1161         case Src2Imm16:
1162                 c->src2.type = OP_IMM;
1163                 c->src2.ptr = (unsigned long *)c->eip;
1164                 c->src2.bytes = 2;
1165                 c->src2.val = insn_fetch(u16, 2, c->eip);
1166                 break;
1167         case Src2One:
1168                 c->src2.bytes = 1;
1169                 c->src2.val = 1;
1170                 break;
1171         }
1172
1173         /* Decode and fetch the destination operand: register or memory. */
1174         switch (c->d & DstMask) {
1175         case ImplicitOps:
1176                 /* Special instructions do their own operand decoding. */
1177                 return 0;
1178         case DstReg:
1179                 decode_register_operand(&c->dst, c,
1180                          c->twobyte && (c->b == 0xb6 || c->b == 0xb7));
1181                 break;
1182         case DstMem:
1183                 if ((c->d & ModRM) && c->modrm_mod == 3) {
1184                         c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1185                         c->dst.type = OP_REG;
1186                         c->dst.val = c->dst.orig_val = c->modrm_val;
1187                         c->dst.ptr = c->modrm_ptr;
1188                         break;
1189                 }
1190                 c->dst.type = OP_MEM;
1191                 break;
1192         case DstAcc:
1193                 c->dst.type = OP_REG;
1194                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
1195                 c->dst.ptr = &c->regs[VCPU_REGS_RAX];
1196                 switch (c->op_bytes) {
1197                         case 1:
1198                                 c->dst.val = *(u8 *)c->dst.ptr;
1199                                 break;
1200                         case 2:
1201                                 c->dst.val = *(u16 *)c->dst.ptr;
1202                                 break;
1203                         case 4:
1204                                 c->dst.val = *(u32 *)c->dst.ptr;
1205                                 break;
1206                 }
1207                 c->dst.orig_val = c->dst.val;
1208                 break;
1209         }
1210
1211         if (c->rip_relative)
1212                 c->modrm_ea += c->eip;
1213
1214 done:
1215         return (rc == X86EMUL_UNHANDLEABLE) ? -1 : 0;
1216 }
1217
1218 static inline void emulate_push(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1219 {
1220         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1221
1222         c->dst.type  = OP_MEM;
1223         c->dst.bytes = c->op_bytes;
1224         c->dst.val = c->src.val;
1225         register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSP], -c->op_bytes);
1226         c->dst.ptr = (void *) register_address(c, ss_base(ctxt),
1227                                                c->regs[VCPU_REGS_RSP]);
1228 }
1229
1230 static int emulate_pop(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1231                        struct x86_emulate_ops *ops,
1232                        void *dest, int len)
1233 {
1234         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1235         int rc;
1236
1237         rc = ops->read_emulated(register_address(c, ss_base(ctxt),
1238                                                  c->regs[VCPU_REGS_RSP]),
1239                                 dest, len, ctxt->vcpu);
1240         if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1241                 return rc;
1242
1243         register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSP], len);
1244         return rc;
1245 }
1246
1247 static int emulate_popf(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1248                        struct x86_emulate_ops *ops,
1249                        void *dest, int len)
1250 {
1251         int rc;
1252         unsigned long val, change_mask;
1253         int iopl = (ctxt->eflags & X86_EFLAGS_IOPL) >> IOPL_SHIFT;
1254         int cpl = kvm_x86_ops->get_cpl(ctxt->vcpu);
1255
1256         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &val, len);
1257         if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1258                 return rc;
1259
1260         change_mask = EFLG_CF | EFLG_PF | EFLG_AF | EFLG_ZF | EFLG_SF | EFLG_OF
1261                 | EFLG_TF | EFLG_DF | EFLG_NT | EFLG_RF | EFLG_AC | EFLG_ID;
1262
1263         switch(ctxt->mode) {
1264         case X86EMUL_MODE_PROT64:
1265         case X86EMUL_MODE_PROT32:
1266         case X86EMUL_MODE_PROT16:
1267                 if (cpl == 0)
1268                         change_mask |= EFLG_IOPL;
1269                 if (cpl <= iopl)
1270                         change_mask |= EFLG_IF;
1271                 break;
1272         case X86EMUL_MODE_VM86:
1273                 if (iopl < 3) {
1274                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1275                         return X86EMUL_PROPAGATE_FAULT;
1276                 }
1277                 change_mask |= EFLG_IF;
1278                 break;
1279         default: /* real mode */
1280                 change_mask |= (EFLG_IOPL | EFLG_IF);
1281                 break;
1282         }
1283
1284         *(unsigned long *)dest =
1285                 (ctxt->eflags & ~change_mask) | (val & change_mask);
1286
1287         return rc;
1288 }
1289
1290 static void emulate_push_sreg(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, int seg)
1291 {
1292         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1293         struct kvm_segment segment;
1294
1295         kvm_x86_ops->get_segment(ctxt->vcpu, &segment, seg);
1296
1297         c->src.val = segment.selector;
1298         emulate_push(ctxt);
1299 }
1300
1301 static int emulate_pop_sreg(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1302                              struct x86_emulate_ops *ops, int seg)
1303 {
1304         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1305         unsigned long selector;
1306         int rc;
1307
1308         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &selector, c->op_bytes);
1309         if (rc != 0)
1310                 return rc;
1311
1312         rc = kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, (u16)selector, seg);
1313         return rc;
1314 }
1315
1316 static void emulate_pusha(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1317 {
1318         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1319         unsigned long old_esp = c->regs[VCPU_REGS_RSP];
1320         int reg = VCPU_REGS_RAX;
1321
1322         while (reg <= VCPU_REGS_RDI) {
1323                 (reg == VCPU_REGS_RSP) ?
1324                 (c->src.val = old_esp) : (c->src.val = c->regs[reg]);
1325
1326                 emulate_push(ctxt);
1327                 ++reg;
1328         }
1329 }
1330
1331 static int emulate_popa(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1332                         struct x86_emulate_ops *ops)
1333 {
1334         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1335         int rc = 0;
1336         int reg = VCPU_REGS_RDI;
1337
1338         while (reg >= VCPU_REGS_RAX) {
1339                 if (reg == VCPU_REGS_RSP) {
1340                         register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSP],
1341                                                         c->op_bytes);
1342                         --reg;
1343                 }
1344
1345                 rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->regs[reg], c->op_bytes);
1346                 if (rc != 0)
1347                         break;
1348                 --reg;
1349         }
1350         return rc;
1351 }
1352
1353 static inline int emulate_grp1a(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1354                                 struct x86_emulate_ops *ops)
1355 {
1356         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1357         int rc;
1358
1359         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->dst.val, c->dst.bytes);
1360         if (rc != 0)
1361                 return rc;
1362         return 0;
1363 }
1364
1365 static inline void emulate_grp2(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1366 {
1367         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1368         switch (c->modrm_reg) {
1369         case 0: /* rol */
1370                 emulate_2op_SrcB("rol", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1371                 break;
1372         case 1: /* ror */
1373                 emulate_2op_SrcB("ror", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1374                 break;
1375         case 2: /* rcl */
1376                 emulate_2op_SrcB("rcl", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1377                 break;
1378         case 3: /* rcr */
1379                 emulate_2op_SrcB("rcr", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1380                 break;
1381         case 4: /* sal/shl */
1382         case 6: /* sal/shl */
1383                 emulate_2op_SrcB("sal", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1384                 break;
1385         case 5: /* shr */
1386                 emulate_2op_SrcB("shr", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1387                 break;
1388         case 7: /* sar */
1389                 emulate_2op_SrcB("sar", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1390                 break;
1391         }
1392 }
1393
1394 static inline int emulate_grp3(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1395                                struct x86_emulate_ops *ops)
1396 {
1397         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1398         int rc = 0;
1399
1400         switch (c->modrm_reg) {
1401         case 0 ... 1:   /* test */
1402                 emulate_2op_SrcV("test", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1403                 break;
1404         case 2: /* not */
1405                 c->dst.val = ~c->dst.val;
1406                 break;
1407         case 3: /* neg */
1408                 emulate_1op("neg", c->dst, ctxt->eflags);
1409                 break;
1410         default:
1411                 DPRINTF("Cannot emulate %02x\n", c->b);
1412                 rc = X86EMUL_UNHANDLEABLE;
1413                 break;
1414         }
1415         return rc;
1416 }
1417
1418 static inline int emulate_grp45(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1419                                struct x86_emulate_ops *ops)
1420 {
1421         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1422
1423         switch (c->modrm_reg) {
1424         case 0: /* inc */
1425                 emulate_1op("inc", c->dst, ctxt->eflags);
1426                 break;
1427         case 1: /* dec */
1428                 emulate_1op("dec", c->dst, ctxt->eflags);
1429                 break;
1430         case 2: /* call near abs */ {
1431                 long int old_eip;
1432                 old_eip = c->eip;
1433                 c->eip = c->src.val;
1434                 c->src.val = old_eip;
1435                 emulate_push(ctxt);
1436                 break;
1437         }
1438         case 4: /* jmp abs */
1439                 c->eip = c->src.val;
1440                 break;
1441         case 6: /* push */
1442                 emulate_push(ctxt);
1443                 break;
1444         }
1445         return 0;
1446 }
1447
1448 static inline int emulate_grp9(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1449                                struct x86_emulate_ops *ops,
1450                                unsigned long memop)
1451 {
1452         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1453         u64 old, new;
1454         int rc;
1455
1456         rc = ops->read_emulated(memop, &old, 8, ctxt->vcpu);
1457         if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1458                 return rc;
1459
1460         if (((u32) (old >> 0) != (u32) c->regs[VCPU_REGS_RAX]) ||
1461             ((u32) (old >> 32) != (u32) c->regs[VCPU_REGS_RDX])) {
1462
1463                 c->regs[VCPU_REGS_RAX] = (u32) (old >> 0);
1464                 c->regs[VCPU_REGS_RDX] = (u32) (old >> 32);
1465                 ctxt->eflags &= ~EFLG_ZF;
1466
1467         } else {
1468                 new = ((u64)c->regs[VCPU_REGS_RCX] << 32) |
1469                        (u32) c->regs[VCPU_REGS_RBX];
1470
1471                 rc = ops->cmpxchg_emulated(memop, &old, &new, 8, ctxt->vcpu);
1472                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1473                         return rc;
1474                 ctxt->eflags |= EFLG_ZF;
1475         }
1476         return 0;
1477 }
1478
1479 static int emulate_ret_far(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1480                            struct x86_emulate_ops *ops)
1481 {
1482         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1483         int rc;
1484         unsigned long cs;
1485
1486         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->eip, c->op_bytes);
1487         if (rc)
1488                 return rc;
1489         if (c->op_bytes == 4)
1490                 c->eip = (u32)c->eip;
1491         rc = emulate_pop(ctxt, ops, &cs, c->op_bytes);
1492         if (rc)
1493                 return rc;
1494         rc = kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, (u16)cs, VCPU_SREG_CS);
1495         return rc;
1496 }
1497
1498 static inline int writeback(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1499                             struct x86_emulate_ops *ops)
1500 {
1501         int rc;
1502         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1503
1504         switch (c->dst.type) {
1505         case OP_REG:
1506                 /* The 4-byte case *is* correct:
1507                  * in 64-bit mode we zero-extend.
1508                  */
1509                 switch (c->dst.bytes) {
1510                 case 1:
1511                         *(u8 *)c->dst.ptr = (u8)c->dst.val;
1512                         break;
1513                 case 2:
1514                         *(u16 *)c->dst.ptr = (u16)c->dst.val;
1515                         break;
1516                 case 4:
1517                         *c->dst.ptr = (u32)c->dst.val;
1518                         break;  /* 64b: zero-ext */
1519                 case 8:
1520                         *c->dst.ptr = c->dst.val;
1521                         break;
1522                 }
1523                 break;
1524         case OP_MEM:
1525                 if (c->lock_prefix)
1526                         rc = ops->cmpxchg_emulated(
1527                                         (unsigned long)c->dst.ptr,
1528                                         &c->dst.orig_val,
1529                                         &c->dst.val,
1530                                         c->dst.bytes,
1531                                         ctxt->vcpu);
1532                 else
1533                         rc = ops->write_emulated(
1534                                         (unsigned long)c->dst.ptr,
1535                                         &c->dst.val,
1536                                         c->dst.bytes,
1537                                         ctxt->vcpu);
1538                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1539                         return rc;
1540                 break;
1541         case OP_NONE:
1542                 /* no writeback */
1543                 break;
1544         default:
1545                 break;
1546         }
1547         return 0;
1548 }
1549
1550 static void toggle_interruptibility(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, u32 mask)
1551 {
1552         u32 int_shadow = kvm_x86_ops->get_interrupt_shadow(ctxt->vcpu, mask);
1553         /*
1554          * an sti; sti; sequence only disable interrupts for the first
1555          * instruction. So, if the last instruction, be it emulated or
1556          * not, left the system with the INT_STI flag enabled, it
1557          * means that the last instruction is an sti. We should not
1558          * leave the flag on in this case. The same goes for mov ss
1559          */
1560         if (!(int_shadow & mask))
1561                 ctxt->interruptibility = mask;
1562 }
1563
1564 static inline void
1565 setup_syscalls_segments(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1566         struct kvm_segment *cs, struct kvm_segment *ss)
1567 {
1568         memset(cs, 0, sizeof(struct kvm_segment));
1569         kvm_x86_ops->get_segment(ctxt->vcpu, cs, VCPU_SREG_CS);
1570         memset(ss, 0, sizeof(struct kvm_segment));
1571
1572         cs->l = 0;              /* will be adjusted later */
1573         cs->base = 0;           /* flat segment */
1574         cs->g = 1;              /* 4kb granularity */
1575         cs->limit = 0xffffffff; /* 4GB limit */
1576         cs->type = 0x0b;        /* Read, Execute, Accessed */
1577         cs->s = 1;
1578         cs->dpl = 0;            /* will be adjusted later */
1579         cs->present = 1;
1580         cs->db = 1;
1581
1582         ss->unusable = 0;
1583         ss->base = 0;           /* flat segment */
1584         ss->limit = 0xffffffff; /* 4GB limit */
1585         ss->g = 1;              /* 4kb granularity */
1586         ss->s = 1;
1587         ss->type = 0x03;        /* Read/Write, Accessed */
1588         ss->db = 1;             /* 32bit stack segment */
1589         ss->dpl = 0;
1590         ss->present = 1;
1591 }
1592
1593 static int
1594 emulate_syscall(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1595 {
1596         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1597         struct kvm_segment cs, ss;
1598         u64 msr_data;
1599
1600         /* syscall is not available in real mode */
1601         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_REAL || ctxt->mode == X86EMUL_MODE_VM86)
1602                 return X86EMUL_UNHANDLEABLE;
1603
1604         setup_syscalls_segments(ctxt, &cs, &ss);
1605
1606         kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_STAR, &msr_data);
1607         msr_data >>= 32;
1608         cs.selector = (u16)(msr_data & 0xfffc);
1609         ss.selector = (u16)(msr_data + 8);
1610
1611         if (is_long_mode(ctxt->vcpu)) {
1612                 cs.db = 0;
1613                 cs.l = 1;
1614         }
1615         kvm_x86_ops->set_segment(ctxt->vcpu, &cs, VCPU_SREG_CS);
1616         kvm_x86_ops->set_segment(ctxt->vcpu, &ss, VCPU_SREG_SS);
1617
1618         c->regs[VCPU_REGS_RCX] = c->eip;
1619         if (is_long_mode(ctxt->vcpu)) {
1620 #ifdef CONFIG_X86_64
1621                 c->regs[VCPU_REGS_R11] = ctxt->eflags & ~EFLG_RF;
1622
1623                 kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu,
1624                         ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64 ?
1625                         MSR_LSTAR : MSR_CSTAR, &msr_data);
1626                 c->eip = msr_data;
1627
1628                 kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_SYSCALL_MASK, &msr_data);
1629                 ctxt->eflags &= ~(msr_data | EFLG_RF);
1630 #endif
1631         } else {
1632                 /* legacy mode */
1633                 kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_STAR, &msr_data);
1634                 c->eip = (u32)msr_data;
1635
1636                 ctxt->eflags &= ~(EFLG_VM | EFLG_IF | EFLG_RF);
1637         }
1638
1639         return X86EMUL_CONTINUE;
1640 }
1641
1642 static int
1643 emulate_sysenter(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1644 {
1645         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1646         struct kvm_segment cs, ss;
1647         u64 msr_data;
1648
1649         /* inject #GP if in real mode */
1650         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_REAL) {
1651                 kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1652                 return X86EMUL_UNHANDLEABLE;
1653         }
1654
1655         /* XXX sysenter/sysexit have not been tested in 64bit mode.
1656         * Therefore, we inject an #UD.
1657         */
1658         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64)
1659                 return X86EMUL_UNHANDLEABLE;
1660
1661         setup_syscalls_segments(ctxt, &cs, &ss);
1662
1663         kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_IA32_SYSENTER_CS, &msr_data);
1664         switch (ctxt->mode) {
1665         case X86EMUL_MODE_PROT32:
1666                 if ((msr_data & 0xfffc) == 0x0) {
1667                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1668                         return X86EMUL_PROPAGATE_FAULT;
1669                 }
1670                 break;
1671         case X86EMUL_MODE_PROT64:
1672                 if (msr_data == 0x0) {
1673                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1674                         return X86EMUL_PROPAGATE_FAULT;
1675                 }
1676                 break;
1677         }
1678
1679         ctxt->eflags &= ~(EFLG_VM | EFLG_IF | EFLG_RF);
1680         cs.selector = (u16)msr_data;
1681         cs.selector &= ~SELECTOR_RPL_MASK;
1682         ss.selector = cs.selector + 8;
1683         ss.selector &= ~SELECTOR_RPL_MASK;
1684         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_PROT64
1685                 || is_long_mode(ctxt->vcpu)) {
1686                 cs.db = 0;
1687                 cs.l = 1;
1688         }
1689
1690         kvm_x86_ops->set_segment(ctxt->vcpu, &cs, VCPU_SREG_CS);
1691         kvm_x86_ops->set_segment(ctxt->vcpu, &ss, VCPU_SREG_SS);
1692
1693         kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_IA32_SYSENTER_EIP, &msr_data);
1694         c->eip = msr_data;
1695
1696         kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_IA32_SYSENTER_ESP, &msr_data);
1697         c->regs[VCPU_REGS_RSP] = msr_data;
1698
1699         return X86EMUL_CONTINUE;
1700 }
1701
1702 static int
1703 emulate_sysexit(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1704 {
1705         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1706         struct kvm_segment cs, ss;
1707         u64 msr_data;
1708         int usermode;
1709
1710         /* inject #GP if in real mode or Virtual 8086 mode */
1711         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_REAL ||
1712             ctxt->mode == X86EMUL_MODE_VM86) {
1713                 kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1714                 return X86EMUL_UNHANDLEABLE;
1715         }
1716
1717         setup_syscalls_segments(ctxt, &cs, &ss);
1718
1719         if ((c->rex_prefix & 0x8) != 0x0)
1720                 usermode = X86EMUL_MODE_PROT64;
1721         else
1722                 usermode = X86EMUL_MODE_PROT32;
1723
1724         cs.dpl = 3;
1725         ss.dpl = 3;
1726         kvm_x86_ops->get_msr(ctxt->vcpu, MSR_IA32_SYSENTER_CS, &msr_data);
1727         switch (usermode) {
1728         case X86EMUL_MODE_PROT32:
1729                 cs.selector = (u16)(msr_data + 16);
1730                 if ((msr_data & 0xfffc) == 0x0) {
1731                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1732                         return X86EMUL_PROPAGATE_FAULT;
1733                 }
1734                 ss.selector = (u16)(msr_data + 24);
1735                 break;
1736         case X86EMUL_MODE_PROT64:
1737                 cs.selector = (u16)(msr_data + 32);
1738                 if (msr_data == 0x0) {
1739                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1740                         return X86EMUL_PROPAGATE_FAULT;
1741                 }
1742                 ss.selector = cs.selector + 8;
1743                 cs.db = 0;
1744                 cs.l = 1;
1745                 break;
1746         }
1747         cs.selector |= SELECTOR_RPL_MASK;
1748         ss.selector |= SELECTOR_RPL_MASK;
1749
1750         kvm_x86_ops->set_segment(ctxt->vcpu, &cs, VCPU_SREG_CS);
1751         kvm_x86_ops->set_segment(ctxt->vcpu, &ss, VCPU_SREG_SS);
1752
1753         c->eip = ctxt->vcpu->arch.regs[VCPU_REGS_RDX];
1754         c->regs[VCPU_REGS_RSP] = ctxt->vcpu->arch.regs[VCPU_REGS_RCX];
1755
1756         return X86EMUL_CONTINUE;
1757 }
1758
1759 static bool emulator_bad_iopl(struct x86_emulate_ctxt *ctxt)
1760 {
1761         int iopl;
1762         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_REAL)
1763                 return false;
1764         if (ctxt->mode == X86EMUL_MODE_VM86)
1765                 return true;
1766         iopl = (ctxt->eflags & X86_EFLAGS_IOPL) >> IOPL_SHIFT;
1767         return kvm_x86_ops->get_cpl(ctxt->vcpu) > iopl;
1768 }
1769
1770 static bool emulator_io_port_access_allowed(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1771                                             struct x86_emulate_ops *ops,
1772                                             u16 port, u16 len)
1773 {
1774         struct kvm_segment tr_seg;
1775         int r;
1776         u16 io_bitmap_ptr;
1777         u8 perm, bit_idx = port & 0x7;
1778         unsigned mask = (1 << len) - 1;
1779
1780         kvm_get_segment(ctxt->vcpu, &tr_seg, VCPU_SREG_TR);
1781         if (tr_seg.unusable)
1782                 return false;
1783         if (tr_seg.limit < 103)
1784                 return false;
1785         r = ops->read_std(tr_seg.base + 102, &io_bitmap_ptr, 2, ctxt->vcpu,
1786                           NULL);
1787         if (r != X86EMUL_CONTINUE)
1788                 return false;
1789         if (io_bitmap_ptr + port/8 > tr_seg.limit)
1790                 return false;
1791         r = ops->read_std(tr_seg.base + io_bitmap_ptr + port/8, &perm, 1,
1792                           ctxt->vcpu, NULL);
1793         if (r != X86EMUL_CONTINUE)
1794                 return false;
1795         if ((perm >> bit_idx) & mask)
1796                 return false;
1797         return true;
1798 }
1799
1800 static bool emulator_io_permited(struct x86_emulate_ctxt *ctxt,
1801                                  struct x86_emulate_ops *ops,
1802                                  u16 port, u16 len)
1803 {
1804         if (emulator_bad_iopl(ctxt))
1805                 if (!emulator_io_port_access_allowed(ctxt, ops, port, len))
1806                         return false;
1807         return true;
1808 }
1809
1810 int
1811 x86_emulate_insn(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, struct x86_emulate_ops *ops)
1812 {
1813         unsigned long memop = 0;
1814         u64 msr_data;
1815         unsigned long saved_eip = 0;
1816         struct decode_cache *c = &ctxt->decode;
1817         unsigned int port;
1818         int io_dir_in;
1819         int rc = 0;
1820
1821         ctxt->interruptibility = 0;
1822
1823         /* Shadow copy of register state. Committed on successful emulation.
1824          * NOTE: we can copy them from vcpu as x86_decode_insn() doesn't
1825          * modify them.
1826          */
1827
1828         memcpy(c->regs, ctxt->vcpu->arch.regs, sizeof c->regs);
1829         saved_eip = c->eip;
1830
1831         /* LOCK prefix is allowed only with some instructions */
1832         if (c->lock_prefix && !(c->d & Lock)) {
1833                 kvm_queue_exception(ctxt->vcpu, UD_VECTOR);
1834                 goto done;
1835         }
1836
1837         /* Privileged instruction can be executed only in CPL=0 */
1838         if ((c->d & Priv) && kvm_x86_ops->get_cpl(ctxt->vcpu)) {
1839                 kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
1840                 goto done;
1841         }
1842
1843         if (((c->d & ModRM) && (c->modrm_mod != 3)) || (c->d & MemAbs))
1844                 memop = c->modrm_ea;
1845
1846         if (c->rep_prefix && (c->d & String)) {
1847                 /* All REP prefixes have the same first termination condition */
1848                 if (c->regs[VCPU_REGS_RCX] == 0) {
1849                         kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1850                         goto done;
1851                 }
1852                 /* The second termination condition only applies for REPE
1853                  * and REPNE. Test if the repeat string operation prefix is
1854                  * REPE/REPZ or REPNE/REPNZ and if it's the case it tests the
1855                  * corresponding termination condition according to:
1856                  *      - if REPE/REPZ and ZF = 0 then done
1857                  *      - if REPNE/REPNZ and ZF = 1 then done
1858                  */
1859                 if ((c->b == 0xa6) || (c->b == 0xa7) ||
1860                                 (c->b == 0xae) || (c->b == 0xaf)) {
1861                         if ((c->rep_prefix == REPE_PREFIX) &&
1862                                 ((ctxt->eflags & EFLG_ZF) == 0)) {
1863                                         kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1864                                         goto done;
1865                         }
1866                         if ((c->rep_prefix == REPNE_PREFIX) &&
1867                                 ((ctxt->eflags & EFLG_ZF) == EFLG_ZF)) {
1868                                 kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
1869                                 goto done;
1870                         }
1871                 }
1872                 c->regs[VCPU_REGS_RCX]--;
1873                 c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
1874         }
1875
1876         if (c->src.type == OP_MEM) {
1877                 c->src.ptr = (unsigned long *)memop;
1878                 c->src.val = 0;
1879                 rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->src.ptr,
1880                                         &c->src.val,
1881                                         c->src.bytes,
1882                                         ctxt->vcpu);
1883                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1884                         goto done;
1885                 c->src.orig_val = c->src.val;
1886         }
1887
1888         if ((c->d & DstMask) == ImplicitOps)
1889                 goto special_insn;
1890
1891
1892         if (c->dst.type == OP_MEM) {
1893                 c->dst.ptr = (unsigned long *)memop;
1894                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
1895                 c->dst.val = 0;
1896                 if (c->d & BitOp) {
1897                         unsigned long mask = ~(c->dst.bytes * 8 - 1);
1898
1899                         c->dst.ptr = (void *)c->dst.ptr +
1900                                                    (c->src.val & mask) / 8;
1901                 }
1902                 if (!(c->d & Mov)) {
1903                         /* optimisation - avoid slow emulated read */
1904                         rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->dst.ptr,
1905                                                 &c->dst.val,
1906                                                 c->dst.bytes,
1907                                                 ctxt->vcpu);
1908                         if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
1909                                 goto done;
1910                 }
1911         }
1912         c->dst.orig_val = c->dst.val;
1913
1914 special_insn:
1915
1916         if (c->twobyte)
1917                 goto twobyte_insn;
1918
1919         switch (c->b) {
1920         case 0x00 ... 0x05:
1921               add:              /* add */
1922                 emulate_2op_SrcV("add", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1923                 break;
1924         case 0x06:              /* push es */
1925                 emulate_push_sreg(ctxt, VCPU_SREG_ES);
1926                 break;
1927         case 0x07:              /* pop es */
1928                 rc = emulate_pop_sreg(ctxt, ops, VCPU_SREG_ES);
1929                 if (rc != 0)
1930                         goto done;
1931                 break;
1932         case 0x08 ... 0x0d:
1933               or:               /* or */
1934                 emulate_2op_SrcV("or", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1935                 break;
1936         case 0x0e:              /* push cs */
1937                 emulate_push_sreg(ctxt, VCPU_SREG_CS);
1938                 break;
1939         case 0x10 ... 0x15:
1940               adc:              /* adc */
1941                 emulate_2op_SrcV("adc", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1942                 break;
1943         case 0x16:              /* push ss */
1944                 emulate_push_sreg(ctxt, VCPU_SREG_SS);
1945                 break;
1946         case 0x17:              /* pop ss */
1947                 rc = emulate_pop_sreg(ctxt, ops, VCPU_SREG_SS);
1948                 if (rc != 0)
1949                         goto done;
1950                 break;
1951         case 0x18 ... 0x1d:
1952               sbb:              /* sbb */
1953                 emulate_2op_SrcV("sbb", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1954                 break;
1955         case 0x1e:              /* push ds */
1956                 emulate_push_sreg(ctxt, VCPU_SREG_DS);
1957                 break;
1958         case 0x1f:              /* pop ds */
1959                 rc = emulate_pop_sreg(ctxt, ops, VCPU_SREG_DS);
1960                 if (rc != 0)
1961                         goto done;
1962                 break;
1963         case 0x20 ... 0x25:
1964               and:              /* and */
1965                 emulate_2op_SrcV("and", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1966                 break;
1967         case 0x28 ... 0x2d:
1968               sub:              /* sub */
1969                 emulate_2op_SrcV("sub", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1970                 break;
1971         case 0x30 ... 0x35:
1972               xor:              /* xor */
1973                 emulate_2op_SrcV("xor", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1974                 break;
1975         case 0x38 ... 0x3d:
1976               cmp:              /* cmp */
1977                 emulate_2op_SrcV("cmp", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
1978                 break;
1979         case 0x40 ... 0x47: /* inc r16/r32 */
1980                 emulate_1op("inc", c->dst, ctxt->eflags);
1981                 break;
1982         case 0x48 ... 0x4f: /* dec r16/r32 */
1983                 emulate_1op("dec", c->dst, ctxt->eflags);
1984                 break;
1985         case 0x50 ... 0x57:  /* push reg */
1986                 emulate_push(ctxt);
1987                 break;
1988         case 0x58 ... 0x5f: /* pop reg */
1989         pop_instruction:
1990                 rc = emulate_pop(ctxt, ops, &c->dst.val, c->op_bytes);
1991                 if (rc != 0)
1992                         goto done;
1993                 break;
1994         case 0x60:      /* pusha */
1995                 emulate_pusha(ctxt);
1996                 break;
1997         case 0x61:      /* popa */
1998                 rc = emulate_popa(ctxt, ops);
1999                 if (rc != 0)
2000                         goto done;
2001                 break;
2002         case 0x63:              /* movsxd */
2003                 if (ctxt->mode != X86EMUL_MODE_PROT64)
2004                         goto cannot_emulate;
2005                 c->dst.val = (s32) c->src.val;
2006                 break;
2007         case 0x68: /* push imm */
2008         case 0x6a: /* push imm8 */
2009                 emulate_push(ctxt);
2010                 break;
2011         case 0x6c:              /* insb */
2012         case 0x6d:              /* insw/insd */
2013                 if (!emulator_io_permited(ctxt, ops, c->regs[VCPU_REGS_RDX],
2014                                           (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes)) {
2015                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2016                         goto done;
2017                 }
2018                 if (kvm_emulate_pio_string(ctxt->vcpu,
2019                                 1,
2020                                 (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes,
2021                                 c->rep_prefix ?
2022                                 address_mask(c, c->regs[VCPU_REGS_RCX]) : 1,
2023                                 (ctxt->eflags & EFLG_DF),
2024                                 register_address(c, es_base(ctxt),
2025                                                  c->regs[VCPU_REGS_RDI]),
2026                                 c->rep_prefix,
2027                                 c->regs[VCPU_REGS_RDX]) == 0) {
2028                         c->eip = saved_eip;
2029                         return -1;
2030                 }
2031                 return 0;
2032         case 0x6e:              /* outsb */
2033         case 0x6f:              /* outsw/outsd */
2034                 if (!emulator_io_permited(ctxt, ops, c->regs[VCPU_REGS_RDX],
2035                                           (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes)) {
2036                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2037                         goto done;
2038                 }
2039                 if (kvm_emulate_pio_string(ctxt->vcpu,
2040                                 0,
2041                                 (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes,
2042                                 c->rep_prefix ?
2043                                 address_mask(c, c->regs[VCPU_REGS_RCX]) : 1,
2044                                 (ctxt->eflags & EFLG_DF),
2045                                          register_address(c,
2046                                           seg_override_base(ctxt, c),
2047                                                  c->regs[VCPU_REGS_RSI]),
2048                                 c->rep_prefix,
2049                                 c->regs[VCPU_REGS_RDX]) == 0) {
2050                         c->eip = saved_eip;
2051                         return -1;
2052                 }
2053                 return 0;
2054         case 0x70 ... 0x7f: /* jcc (short) */
2055                 if (test_cc(c->b, ctxt->eflags))
2056                         jmp_rel(c, c->src.val);
2057                 break;
2058         case 0x80 ... 0x83:     /* Grp1 */
2059                 switch (c->modrm_reg) {
2060                 case 0:
2061                         goto add;
2062                 case 1:
2063                         goto or;
2064                 case 2:
2065                         goto adc;
2066                 case 3:
2067                         goto sbb;
2068                 case 4:
2069                         goto and;
2070                 case 5:
2071                         goto sub;
2072                 case 6:
2073                         goto xor;
2074                 case 7:
2075                         goto cmp;
2076                 }
2077                 break;
2078         case 0x84 ... 0x85:
2079                 emulate_2op_SrcV("test", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2080                 break;
2081         case 0x86 ... 0x87:     /* xchg */
2082         xchg:
2083                 /* Write back the register source. */
2084                 switch (c->dst.bytes) {
2085                 case 1:
2086                         *(u8 *) c->src.ptr = (u8) c->dst.val;
2087                         break;
2088                 case 2:
2089                         *(u16 *) c->src.ptr = (u16) c->dst.val;
2090                         break;
2091                 case 4:
2092                         *c->src.ptr = (u32) c->dst.val;
2093                         break;  /* 64b reg: zero-extend */
2094                 case 8:
2095                         *c->src.ptr = c->dst.val;
2096                         break;
2097                 }
2098                 /*
2099                  * Write back the memory destination with implicit LOCK
2100                  * prefix.
2101                  */
2102                 c->dst.val = c->src.val;
2103                 c->lock_prefix = 1;
2104                 break;
2105         case 0x88 ... 0x8b:     /* mov */
2106                 goto mov;
2107         case 0x8c: { /* mov r/m, sreg */
2108                 struct kvm_segment segreg;
2109
2110                 if (c->modrm_reg <= 5)
2111                         kvm_get_segment(ctxt->vcpu, &segreg, c->modrm_reg);
2112                 else {
2113                         printk(KERN_INFO "0x8c: Invalid segreg in modrm byte 0x%02x\n",
2114                                c->modrm);
2115                         goto cannot_emulate;
2116                 }
2117                 c->dst.val = segreg.selector;
2118                 break;
2119         }
2120         case 0x8d: /* lea r16/r32, m */
2121                 c->dst.val = c->modrm_ea;
2122                 break;
2123         case 0x8e: { /* mov seg, r/m16 */
2124                 uint16_t sel;
2125
2126                 sel = c->src.val;
2127
2128                 if (c->modrm_reg == VCPU_SREG_CS ||
2129                     c->modrm_reg > VCPU_SREG_GS) {
2130                         kvm_queue_exception(ctxt->vcpu, UD_VECTOR);
2131                         goto done;
2132                 }
2133
2134                 if (c->modrm_reg == VCPU_SREG_SS)
2135                         toggle_interruptibility(ctxt, X86_SHADOW_INT_MOV_SS);
2136
2137                 rc = kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, sel, c->modrm_reg);
2138
2139                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2140                 break;
2141         }
2142         case 0x8f:              /* pop (sole member of Grp1a) */
2143                 rc = emulate_grp1a(ctxt, ops);
2144                 if (rc != 0)
2145                         goto done;
2146                 break;
2147         case 0x90: /* nop / xchg r8,rax */
2148                 if (!(c->rex_prefix & 1)) { /* nop */
2149                         c->dst.type = OP_NONE;
2150                         break;
2151                 }
2152         case 0x91 ... 0x97: /* xchg reg,rax */
2153                 c->src.type = c->dst.type = OP_REG;
2154                 c->src.bytes = c->dst.bytes = c->op_bytes;
2155                 c->src.ptr = (unsigned long *) &c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2156                 c->src.val = *(c->src.ptr);
2157                 goto xchg;
2158         case 0x9c: /* pushf */
2159                 c->src.val =  (unsigned long) ctxt->eflags;
2160                 emulate_push(ctxt);
2161                 break;
2162         case 0x9d: /* popf */
2163                 c->dst.type = OP_REG;
2164                 c->dst.ptr = (unsigned long *) &ctxt->eflags;
2165                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2166                 rc = emulate_popf(ctxt, ops, &c->dst.val, c->op_bytes);
2167                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2168                         goto done;
2169                 break;
2170         case 0xa0 ... 0xa1:     /* mov */
2171                 c->dst.ptr = (unsigned long *)&c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2172                 c->dst.val = c->src.val;
2173                 break;
2174         case 0xa2 ... 0xa3:     /* mov */
2175                 c->dst.val = (unsigned long)c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2176                 break;
2177         case 0xa4 ... 0xa5:     /* movs */
2178                 c->dst.type = OP_MEM;
2179                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
2180                 c->dst.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
2181                                                    es_base(ctxt),
2182                                                    c->regs[VCPU_REGS_RDI]);
2183                 rc = ops->read_emulated(register_address(c,
2184                                                 seg_override_base(ctxt, c),
2185                                                 c->regs[VCPU_REGS_RSI]),
2186                                         &c->dst.val,
2187                                         c->dst.bytes, ctxt->vcpu);
2188                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2189                         goto done;
2190                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSI],
2191                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
2192                                                            : c->dst.bytes);
2193                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RDI],
2194                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
2195                                                            : c->dst.bytes);
2196                 break;
2197         case 0xa6 ... 0xa7:     /* cmps */
2198                 c->src.type = OP_NONE; /* Disable writeback. */
2199                 c->src.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
2200                 c->src.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
2201                                        seg_override_base(ctxt, c),
2202                                                    c->regs[VCPU_REGS_RSI]);
2203                 rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->src.ptr,
2204                                         &c->src.val,
2205                                         c->src.bytes,
2206                                         ctxt->vcpu);
2207                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2208                         goto done;
2209
2210                 c->dst.type = OP_NONE; /* Disable writeback. */
2211                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
2212                 c->dst.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
2213                                                    es_base(ctxt),
2214                                                    c->regs[VCPU_REGS_RDI]);
2215                 rc = ops->read_emulated((unsigned long)c->dst.ptr,
2216                                         &c->dst.val,
2217                                         c->dst.bytes,
2218                                         ctxt->vcpu);
2219                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2220                         goto done;
2221
2222                 DPRINTF("cmps: mem1=0x%p mem2=0x%p\n", c->src.ptr, c->dst.ptr);
2223
2224                 emulate_2op_SrcV("cmp", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2225
2226                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSI],
2227                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->src.bytes
2228                                                                   : c->src.bytes);
2229                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RDI],
2230                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
2231                                                                   : c->dst.bytes);
2232
2233                 break;
2234         case 0xaa ... 0xab:     /* stos */
2235                 c->dst.type = OP_MEM;
2236                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
2237                 c->dst.ptr = (unsigned long *)register_address(c,
2238                                                    es_base(ctxt),
2239                                                    c->regs[VCPU_REGS_RDI]);
2240                 c->dst.val = c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2241                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RDI],
2242                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
2243                                                            : c->dst.bytes);
2244                 break;
2245         case 0xac ... 0xad:     /* lods */
2246                 c->dst.type = OP_REG;
2247                 c->dst.bytes = (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes;
2248                 c->dst.ptr = (unsigned long *)&c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2249                 rc = ops->read_emulated(register_address(c,
2250                                                 seg_override_base(ctxt, c),
2251                                                 c->regs[VCPU_REGS_RSI]),
2252                                         &c->dst.val,
2253                                         c->dst.bytes,
2254                                         ctxt->vcpu);
2255                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2256                         goto done;
2257                 register_address_increment(c, &c->regs[VCPU_REGS_RSI],
2258                                        (ctxt->eflags & EFLG_DF) ? -c->dst.bytes
2259                                                            : c->dst.bytes);
2260                 break;
2261         case 0xae ... 0xaf:     /* scas */
2262                 DPRINTF("Urk! I don't handle SCAS.\n");
2263                 goto cannot_emulate;
2264         case 0xb0 ... 0xbf: /* mov r, imm */
2265                 goto mov;
2266         case 0xc0 ... 0xc1:
2267                 emulate_grp2(ctxt);
2268                 break;
2269         case 0xc3: /* ret */
2270                 c->dst.type = OP_REG;
2271                 c->dst.ptr = &c->eip;
2272                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2273                 goto pop_instruction;
2274         case 0xc6 ... 0xc7:     /* mov (sole member of Grp11) */
2275         mov:
2276                 c->dst.val = c->src.val;
2277                 break;
2278         case 0xcb:              /* ret far */
2279                 rc = emulate_ret_far(ctxt, ops);
2280                 if (rc)
2281                         goto done;
2282                 break;
2283         case 0xd0 ... 0xd1:     /* Grp2 */
2284                 c->src.val = 1;
2285                 emulate_grp2(ctxt);
2286                 break;
2287         case 0xd2 ... 0xd3:     /* Grp2 */
2288                 c->src.val = c->regs[VCPU_REGS_RCX];
2289                 emulate_grp2(ctxt);
2290                 break;
2291         case 0xe4:      /* inb */
2292         case 0xe5:      /* in */
2293                 port = c->src.val;
2294                 io_dir_in = 1;
2295                 goto do_io;
2296         case 0xe6: /* outb */
2297         case 0xe7: /* out */
2298                 port = c->src.val;
2299                 io_dir_in = 0;
2300                 goto do_io;
2301         case 0xe8: /* call (near) */ {
2302                 long int rel = c->src.val;
2303                 c->src.val = (unsigned long) c->eip;
2304                 jmp_rel(c, rel);
2305                 emulate_push(ctxt);
2306                 break;
2307         }
2308         case 0xe9: /* jmp rel */
2309                 goto jmp;
2310         case 0xea: /* jmp far */
2311                 if (kvm_load_segment_descriptor(ctxt->vcpu, c->src2.val,
2312                                                 VCPU_SREG_CS))
2313                         goto done;
2314
2315                 c->eip = c->src.val;
2316                 break;
2317         case 0xeb:
2318               jmp:              /* jmp rel short */
2319                 jmp_rel(c, c->src.val);
2320                 c->dst.type = OP_NONE; /* Disable writeback. */
2321                 break;
2322         case 0xec: /* in al,dx */
2323         case 0xed: /* in (e/r)ax,dx */
2324                 port = c->regs[VCPU_REGS_RDX];
2325                 io_dir_in = 1;
2326                 goto do_io;
2327         case 0xee: /* out al,dx */
2328         case 0xef: /* out (e/r)ax,dx */
2329                 port = c->regs[VCPU_REGS_RDX];
2330                 io_dir_in = 0;
2331         do_io:
2332                 if (!emulator_io_permited(ctxt, ops, port,
2333                                           (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes)) {
2334                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2335                         goto done;
2336                 }
2337                 if (kvm_emulate_pio(ctxt->vcpu, io_dir_in,
2338                                    (c->d & ByteOp) ? 1 : c->op_bytes,
2339                                    port) != 0) {
2340                         c->eip = saved_eip;
2341                         goto cannot_emulate;
2342                 }
2343                 break;
2344         case 0xf4:              /* hlt */
2345                 ctxt->vcpu->arch.halt_request = 1;
2346                 break;
2347         case 0xf5:      /* cmc */
2348                 /* complement carry flag from eflags reg */
2349                 ctxt->eflags ^= EFLG_CF;
2350                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2351                 break;
2352         case 0xf6 ... 0xf7:     /* Grp3 */
2353                 rc = emulate_grp3(ctxt, ops);
2354                 if (rc != 0)
2355                         goto done;
2356                 break;
2357         case 0xf8: /* clc */
2358                 ctxt->eflags &= ~EFLG_CF;
2359                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2360                 break;
2361         case 0xfa: /* cli */
2362                 if (emulator_bad_iopl(ctxt))
2363                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2364                 else {
2365                         ctxt->eflags &= ~X86_EFLAGS_IF;
2366                         c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2367                 }
2368                 break;
2369         case 0xfb: /* sti */
2370                 if (emulator_bad_iopl(ctxt))
2371                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2372                 else {
2373                         toggle_interruptibility(ctxt, X86_SHADOW_INT_STI);
2374                         ctxt->eflags |= X86_EFLAGS_IF;
2375                         c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2376                 }
2377                 break;
2378         case 0xfc: /* cld */
2379                 ctxt->eflags &= ~EFLG_DF;
2380                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2381                 break;
2382         case 0xfd: /* std */
2383                 ctxt->eflags |= EFLG_DF;
2384                 c->dst.type = OP_NONE;  /* Disable writeback. */
2385                 break;
2386         case 0xfe ... 0xff:     /* Grp4/Grp5 */
2387                 rc = emulate_grp45(ctxt, ops);
2388                 if (rc != 0)
2389                         goto done;
2390                 break;
2391         }
2392
2393 writeback:
2394         rc = writeback(ctxt, ops);
2395         if (rc != 0)
2396                 goto done;
2397
2398         /* Commit shadow register state. */
2399         memcpy(ctxt->vcpu->arch.regs, c->regs, sizeof c->regs);
2400         kvm_rip_write(ctxt->vcpu, c->eip);
2401
2402 done:
2403         if (rc == X86EMUL_UNHANDLEABLE) {
2404                 c->eip = saved_eip;
2405                 return -1;
2406         }
2407         return 0;
2408
2409 twobyte_insn:
2410         switch (c->b) {
2411         case 0x01: /* lgdt, lidt, lmsw */
2412                 switch (c->modrm_reg) {
2413                         u16 size;
2414                         unsigned long address;
2415
2416                 case 0: /* vmcall */
2417                         if (c->modrm_mod != 3 || c->modrm_rm != 1)
2418                                 goto cannot_emulate;
2419
2420                         rc = kvm_fix_hypercall(ctxt->vcpu);
2421                         if (rc)
2422                                 goto done;
2423
2424                         /* Let the processor re-execute the fixed hypercall */
2425                         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
2426                         /* Disable writeback. */
2427                         c->dst.type = OP_NONE;
2428                         break;
2429                 case 2: /* lgdt */
2430                         rc = read_descriptor(ctxt, ops, c->src.ptr,
2431                                              &size, &address, c->op_bytes);
2432                         if (rc)
2433                                 goto done;
2434                         realmode_lgdt(ctxt->vcpu, size, address);
2435                         /* Disable writeback. */
2436                         c->dst.type = OP_NONE;
2437                         break;
2438                 case 3: /* lidt/vmmcall */
2439                         if (c->modrm_mod == 3) {
2440                                 switch (c->modrm_rm) {
2441                                 case 1:
2442                                         rc = kvm_fix_hypercall(ctxt->vcpu);
2443                                         if (rc)
2444                                                 goto done;
2445                                         break;
2446                                 default:
2447                                         goto cannot_emulate;
2448                                 }
2449                         } else {
2450                                 rc = read_descriptor(ctxt, ops, c->src.ptr,
2451                                                      &size, &address,
2452                                                      c->op_bytes);
2453                                 if (rc)
2454                                         goto done;
2455                                 realmode_lidt(ctxt->vcpu, size, address);
2456                         }
2457                         /* Disable writeback. */
2458                         c->dst.type = OP_NONE;
2459                         break;
2460                 case 4: /* smsw */
2461                         c->dst.bytes = 2;
2462                         c->dst.val = realmode_get_cr(ctxt->vcpu, 0);
2463                         break;
2464                 case 6: /* lmsw */
2465                         realmode_lmsw(ctxt->vcpu, (u16)c->src.val,
2466                                       &ctxt->eflags);
2467                         c->dst.type = OP_NONE;
2468                         break;
2469                 case 7: /* invlpg*/
2470                         emulate_invlpg(ctxt->vcpu, memop);
2471                         /* Disable writeback. */
2472                         c->dst.type = OP_NONE;
2473                         break;
2474                 default:
2475                         goto cannot_emulate;
2476                 }
2477                 break;
2478         case 0x05:              /* syscall */
2479                 rc = emulate_syscall(ctxt);
2480                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2481                         goto done;
2482                 else
2483                         goto writeback;
2484                 break;
2485         case 0x06:
2486                 emulate_clts(ctxt->vcpu);
2487                 c->dst.type = OP_NONE;
2488                 break;
2489         case 0x08:              /* invd */
2490         case 0x09:              /* wbinvd */
2491         case 0x0d:              /* GrpP (prefetch) */
2492         case 0x18:              /* Grp16 (prefetch/nop) */
2493                 c->dst.type = OP_NONE;
2494                 break;
2495         case 0x20: /* mov cr, reg */
2496                 if (c->modrm_mod != 3)
2497                         goto cannot_emulate;
2498                 c->regs[c->modrm_rm] =
2499                                 realmode_get_cr(ctxt->vcpu, c->modrm_reg);
2500                 c->dst.type = OP_NONE;  /* no writeback */
2501                 break;
2502         case 0x21: /* mov from dr to reg */
2503                 if (c->modrm_mod != 3)
2504                         goto cannot_emulate;
2505                 rc = emulator_get_dr(ctxt, c->modrm_reg, &c->regs[c->modrm_rm]);
2506                 if (rc)
2507                         goto cannot_emulate;
2508                 c->dst.type = OP_NONE;  /* no writeback */
2509                 break;
2510         case 0x22: /* mov reg, cr */
2511                 if (c->modrm_mod != 3)
2512                         goto cannot_emulate;
2513                 realmode_set_cr(ctxt->vcpu,
2514                                 c->modrm_reg, c->modrm_val, &ctxt->eflags);
2515                 c->dst.type = OP_NONE;
2516                 break;
2517         case 0x23: /* mov from reg to dr */
2518                 if (c->modrm_mod != 3)
2519                         goto cannot_emulate;
2520                 rc = emulator_set_dr(ctxt, c->modrm_reg,
2521                                      c->regs[c->modrm_rm]);
2522                 if (rc)
2523                         goto cannot_emulate;
2524                 c->dst.type = OP_NONE;  /* no writeback */
2525                 break;
2526         case 0x30:
2527                 /* wrmsr */
2528                 msr_data = (u32)c->regs[VCPU_REGS_RAX]
2529                         | ((u64)c->regs[VCPU_REGS_RDX] << 32);
2530                 rc = kvm_set_msr(ctxt->vcpu, c->regs[VCPU_REGS_RCX], msr_data);
2531                 if (rc) {
2532                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2533                         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
2534                 }
2535                 rc = X86EMUL_CONTINUE;
2536                 c->dst.type = OP_NONE;
2537                 break;
2538         case 0x32:
2539                 /* rdmsr */
2540                 rc = kvm_get_msr(ctxt->vcpu, c->regs[VCPU_REGS_RCX], &msr_data);
2541                 if (rc) {
2542                         kvm_inject_gp(ctxt->vcpu, 0);
2543                         c->eip = kvm_rip_read(ctxt->vcpu);
2544                 } else {
2545                         c->regs[VCPU_REGS_RAX] = (u32)msr_data;
2546                         c->regs[VCPU_REGS_RDX] = msr_data >> 32;
2547                 }
2548                 rc = X86EMUL_CONTINUE;
2549                 c->dst.type = OP_NONE;
2550                 break;
2551         case 0x34:              /* sysenter */
2552                 rc = emulate_sysenter(ctxt);
2553                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2554                         goto done;
2555                 else
2556                         goto writeback;
2557                 break;
2558         case 0x35:              /* sysexit */
2559                 rc = emulate_sysexit(ctxt);
2560                 if (rc != X86EMUL_CONTINUE)
2561                         goto done;
2562                 else
2563                         goto writeback;
2564                 break;
2565         case 0x40 ... 0x4f:     /* cmov */
2566                 c->dst.val = c->dst.orig_val = c->src.val;
2567                 if (!test_cc(c->b, ctxt->eflags))
2568                         c->dst.type = OP_NONE; /* no writeback */
2569                 break;
2570         case 0x80 ... 0x8f: /* jnz rel, etc*/
2571                 if (test_cc(c->b, ctxt->eflags))
2572                         jmp_rel(c, c->src.val);
2573                 c->dst.type = OP_NONE;
2574                 break;
2575         case 0xa0:        /* push fs */
2576                 emulate_push_sreg(ctxt, VCPU_SREG_FS);
2577                 break;
2578         case 0xa1:       /* pop fs */
2579                 rc = emulate_pop_sreg(ctxt, ops, VCPU_SREG_FS);
2580                 if (rc != 0)
2581                         goto done;
2582                 break;
2583         case 0xa3:
2584               bt:               /* bt */
2585                 c->dst.type = OP_NONE;
2586                 /* only subword offset */
2587                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2588                 emulate_2op_SrcV_nobyte("bt", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2589                 break;
2590         case 0xa4: /* shld imm8, r, r/m */
2591         case 0xa5: /* shld cl, r, r/m */
2592                 emulate_2op_cl("shld", c->src2, c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2593                 break;
2594         case 0xa8:      /* push gs */
2595                 emulate_push_sreg(ctxt, VCPU_SREG_GS);
2596                 break;
2597         case 0xa9:      /* pop gs */
2598                 rc = emulate_pop_sreg(ctxt, ops, VCPU_SREG_GS);
2599                 if (rc != 0)
2600                         goto done;
2601                 break;
2602         case 0xab:
2603               bts:              /* bts */
2604                 /* only subword offset */
2605                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2606                 emulate_2op_SrcV_nobyte("bts", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2607                 break;
2608         case 0xac: /* shrd imm8, r, r/m */
2609         case 0xad: /* shrd cl, r, r/m */
2610                 emulate_2op_cl("shrd", c->src2, c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2611                 break;
2612         case 0xae:              /* clflush */
2613                 break;
2614         case 0xb0 ... 0xb1:     /* cmpxchg */
2615                 /*
2616                  * Save real source value, then compare EAX against
2617                  * destination.
2618                  */
2619                 c->src.orig_val = c->src.val;
2620                 c->src.val = c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2621                 emulate_2op_SrcV("cmp", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2622                 if (ctxt->eflags & EFLG_ZF) {
2623                         /* Success: write back to memory. */
2624                         c->dst.val = c->src.orig_val;
2625                 } else {
2626                         /* Failure: write the value we saw to EAX. */
2627                         c->dst.type = OP_REG;
2628                         c->dst.ptr = (unsigned long *)&c->regs[VCPU_REGS_RAX];
2629                 }
2630                 break;
2631         case 0xb3:
2632               btr:              /* btr */
2633                 /* only subword offset */
2634                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2635                 emulate_2op_SrcV_nobyte("btr", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2636                 break;
2637         case 0xb6 ... 0xb7:     /* movzx */
2638                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2639                 c->dst.val = (c->d & ByteOp) ? (u8) c->src.val
2640                                                        : (u16) c->src.val;
2641                 break;
2642         case 0xba:              /* Grp8 */
2643                 switch (c->modrm_reg & 3) {
2644                 case 0:
2645                         goto bt;
2646                 case 1:
2647                         goto bts;
2648                 case 2:
2649                         goto btr;
2650                 case 3:
2651                         goto btc;
2652                 }
2653                 break;
2654         case 0xbb:
2655               btc:              /* btc */
2656                 /* only subword offset */
2657                 c->src.val &= (c->dst.bytes << 3) - 1;
2658                 emulate_2op_SrcV_nobyte("btc", c->src, c->dst, ctxt->eflags);
2659                 break;
2660         case 0xbe ... 0xbf:     /* movsx */
2661                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2662                 c->dst.val = (c->d & ByteOp) ? (s8) c->src.val :
2663                                                         (s16) c->src.val;
2664                 break;
2665         case 0xc3:              /* movnti */
2666                 c->dst.bytes = c->op_bytes;
2667                 c->dst.val = (c->op_bytes == 4) ? (u32) c->src.val :
2668                                                         (u64) c->src.val;
2669                 break;
2670         case 0xc7:              /* Grp9 (cmpxchg8b) */
2671                 rc = emulate_grp9(ctxt, ops, memop);
2672                 if (rc != 0)
2673                         goto done;
2674                 c->dst.type = OP_NONE;
2675                 break;
2676         }
2677         goto writeback;
2678
2679 cannot_emulate:
2680         DPRINTF("Cannot emulate %02x\n", c->b);
2681         c->eip = saved_eip;
2682         return -1;
2683 }