Merge commit 'upstream-x86-entry' into WIP.x86/mm
[linux-block.git] / arch / x86 / entry / entry_64.S
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  *  linux/arch/x86_64/entry.S
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
6  *  Copyright (C) 2000, 2001, 2002  Andi Kleen SuSE Labs
7  *  Copyright (C) 2000  Pavel Machek <pavel@suse.cz>
8  *
9  * entry.S contains the system-call and fault low-level handling routines.
10  *
11  * Some of this is documented in Documentation/x86/entry_64.txt
12  *
13  * A note on terminology:
14  * - iret frame:        Architecture defined interrupt frame from SS to RIP
15  *                      at the top of the kernel process stack.
16  *
17  * Some macro usage:
18  * - ENTRY/END:         Define functions in the symbol table.
19  * - TRACE_IRQ_*:       Trace hardirq state for lock debugging.
20  * - idtentry:          Define exception entry points.
21  */
22 #include <linux/linkage.h>
23 #include <asm/segment.h>
24 #include <asm/cache.h>
25 #include <asm/errno.h>
26 #include "calling.h"
27 #include <asm/asm-offsets.h>
28 #include <asm/msr.h>
29 #include <asm/unistd.h>
30 #include <asm/thread_info.h>
31 #include <asm/hw_irq.h>
32 #include <asm/page_types.h>
33 #include <asm/irqflags.h>
34 #include <asm/paravirt.h>
35 #include <asm/percpu.h>
36 #include <asm/asm.h>
37 #include <asm/smap.h>
38 #include <asm/pgtable_types.h>
39 #include <asm/export.h>
40 #include <asm/frame.h>
41 #include <linux/err.h>
42
43 .code64
44 .section .entry.text, "ax"
45
46 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
47 ENTRY(native_usergs_sysret64)
48         UNWIND_HINT_EMPTY
49         swapgs
50         sysretq
51 END(native_usergs_sysret64)
52 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
53
54 .macro TRACE_IRQS_IRETQ
55 #ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS
56         bt      $9, EFLAGS(%rsp)                /* interrupts off? */
57         jnc     1f
58         TRACE_IRQS_ON
59 1:
60 #endif
61 .endm
62
63 /*
64  * When dynamic function tracer is enabled it will add a breakpoint
65  * to all locations that it is about to modify, sync CPUs, update
66  * all the code, sync CPUs, then remove the breakpoints. In this time
67  * if lockdep is enabled, it might jump back into the debug handler
68  * outside the updating of the IST protection. (TRACE_IRQS_ON/OFF).
69  *
70  * We need to change the IDT table before calling TRACE_IRQS_ON/OFF to
71  * make sure the stack pointer does not get reset back to the top
72  * of the debug stack, and instead just reuses the current stack.
73  */
74 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_FTRACE) && defined(CONFIG_TRACE_IRQFLAGS)
75
76 .macro TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
77         call    debug_stack_set_zero
78         TRACE_IRQS_OFF
79         call    debug_stack_reset
80 .endm
81
82 .macro TRACE_IRQS_ON_DEBUG
83         call    debug_stack_set_zero
84         TRACE_IRQS_ON
85         call    debug_stack_reset
86 .endm
87
88 .macro TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
89         bt      $9, EFLAGS(%rsp)                /* interrupts off? */
90         jnc     1f
91         TRACE_IRQS_ON_DEBUG
92 1:
93 .endm
94
95 #else
96 # define TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                   TRACE_IRQS_OFF
97 # define TRACE_IRQS_ON_DEBUG                    TRACE_IRQS_ON
98 # define TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG                 TRACE_IRQS_IRETQ
99 #endif
100
101 /*
102  * 64-bit SYSCALL instruction entry. Up to 6 arguments in registers.
103  *
104  * This is the only entry point used for 64-bit system calls.  The
105  * hardware interface is reasonably well designed and the register to
106  * argument mapping Linux uses fits well with the registers that are
107  * available when SYSCALL is used.
108  *
109  * SYSCALL instructions can be found inlined in libc implementations as
110  * well as some other programs and libraries.  There are also a handful
111  * of SYSCALL instructions in the vDSO used, for example, as a
112  * clock_gettimeofday fallback.
113  *
114  * 64-bit SYSCALL saves rip to rcx, clears rflags.RF, then saves rflags to r11,
115  * then loads new ss, cs, and rip from previously programmed MSRs.
116  * rflags gets masked by a value from another MSR (so CLD and CLAC
117  * are not needed). SYSCALL does not save anything on the stack
118  * and does not change rsp.
119  *
120  * Registers on entry:
121  * rax  system call number
122  * rcx  return address
123  * r11  saved rflags (note: r11 is callee-clobbered register in C ABI)
124  * rdi  arg0
125  * rsi  arg1
126  * rdx  arg2
127  * r10  arg3 (needs to be moved to rcx to conform to C ABI)
128  * r8   arg4
129  * r9   arg5
130  * (note: r12-r15, rbp, rbx are callee-preserved in C ABI)
131  *
132  * Only called from user space.
133  *
134  * When user can change pt_regs->foo always force IRET. That is because
135  * it deals with uncanonical addresses better. SYSRET has trouble
136  * with them due to bugs in both AMD and Intel CPUs.
137  */
138
139 ENTRY(entry_SYSCALL_64)
140         UNWIND_HINT_EMPTY
141         /*
142          * Interrupts are off on entry.
143          * We do not frame this tiny irq-off block with TRACE_IRQS_OFF/ON,
144          * it is too small to ever cause noticeable irq latency.
145          */
146
147         swapgs
148         movq    %rsp, PER_CPU_VAR(rsp_scratch)
149         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
150
151         TRACE_IRQS_OFF
152
153         /* Construct struct pt_regs on stack */
154         pushq   $__USER_DS                      /* pt_regs->ss */
155         pushq   PER_CPU_VAR(rsp_scratch)        /* pt_regs->sp */
156         pushq   %r11                            /* pt_regs->flags */
157         pushq   $__USER_CS                      /* pt_regs->cs */
158         pushq   %rcx                            /* pt_regs->ip */
159 GLOBAL(entry_SYSCALL_64_after_hwframe)
160         pushq   %rax                            /* pt_regs->orig_ax */
161         pushq   %rdi                            /* pt_regs->di */
162         pushq   %rsi                            /* pt_regs->si */
163         pushq   %rdx                            /* pt_regs->dx */
164         pushq   %rcx                            /* pt_regs->cx */
165         pushq   $-ENOSYS                        /* pt_regs->ax */
166         pushq   %r8                             /* pt_regs->r8 */
167         pushq   %r9                             /* pt_regs->r9 */
168         pushq   %r10                            /* pt_regs->r10 */
169         pushq   %r11                            /* pt_regs->r11 */
170         sub     $(6*8), %rsp                    /* pt_regs->bp, bx, r12-15 not saved */
171         UNWIND_HINT_REGS extra=0
172
173         /*
174          * If we need to do entry work or if we guess we'll need to do
175          * exit work, go straight to the slow path.
176          */
177         movq    PER_CPU_VAR(current_task), %r11
178         testl   $_TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY|_TIF_ALLWORK_MASK, TASK_TI_flags(%r11)
179         jnz     entry_SYSCALL64_slow_path
180
181 entry_SYSCALL_64_fastpath:
182         /*
183          * Easy case: enable interrupts and issue the syscall.  If the syscall
184          * needs pt_regs, we'll call a stub that disables interrupts again
185          * and jumps to the slow path.
186          */
187         TRACE_IRQS_ON
188         ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE)
189 #if __SYSCALL_MASK == ~0
190         cmpq    $__NR_syscall_max, %rax
191 #else
192         andl    $__SYSCALL_MASK, %eax
193         cmpl    $__NR_syscall_max, %eax
194 #endif
195         ja      1f                              /* return -ENOSYS (already in pt_regs->ax) */
196         movq    %r10, %rcx
197
198         /*
199          * This call instruction is handled specially in stub_ptregs_64.
200          * It might end up jumping to the slow path.  If it jumps, RAX
201          * and all argument registers are clobbered.
202          */
203         call    *sys_call_table(, %rax, 8)
204 .Lentry_SYSCALL_64_after_fastpath_call:
205
206         movq    %rax, RAX(%rsp)
207 1:
208
209         /*
210          * If we get here, then we know that pt_regs is clean for SYSRET64.
211          * If we see that no exit work is required (which we are required
212          * to check with IRQs off), then we can go straight to SYSRET64.
213          */
214         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
215         TRACE_IRQS_OFF
216         movq    PER_CPU_VAR(current_task), %r11
217         testl   $_TIF_ALLWORK_MASK, TASK_TI_flags(%r11)
218         jnz     1f
219
220         LOCKDEP_SYS_EXIT
221         TRACE_IRQS_ON           /* user mode is traced as IRQs on */
222         movq    RIP(%rsp), %rcx
223         movq    EFLAGS(%rsp), %r11
224         addq    $6*8, %rsp      /* skip extra regs -- they were preserved */
225         UNWIND_HINT_EMPTY
226         jmp     .Lpop_c_regs_except_rcx_r11_and_sysret
227
228 1:
229         /*
230          * The fast path looked good when we started, but something changed
231          * along the way and we need to switch to the slow path.  Calling
232          * raise(3) will trigger this, for example.  IRQs are off.
233          */
234         TRACE_IRQS_ON
235         ENABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
236         SAVE_EXTRA_REGS
237         movq    %rsp, %rdi
238         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
239         jmp     return_from_SYSCALL_64
240
241 entry_SYSCALL64_slow_path:
242         /* IRQs are off. */
243         SAVE_EXTRA_REGS
244         movq    %rsp, %rdi
245         call    do_syscall_64           /* returns with IRQs disabled */
246
247 return_from_SYSCALL_64:
248         TRACE_IRQS_IRETQ                /* we're about to change IF */
249
250         /*
251          * Try to use SYSRET instead of IRET if we're returning to
252          * a completely clean 64-bit userspace context.  If we're not,
253          * go to the slow exit path.
254          */
255         movq    RCX(%rsp), %rcx
256         movq    RIP(%rsp), %r11
257
258         cmpq    %rcx, %r11      /* SYSRET requires RCX == RIP */
259         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
260
261         /*
262          * On Intel CPUs, SYSRET with non-canonical RCX/RIP will #GP
263          * in kernel space.  This essentially lets the user take over
264          * the kernel, since userspace controls RSP.
265          *
266          * If width of "canonical tail" ever becomes variable, this will need
267          * to be updated to remain correct on both old and new CPUs.
268          *
269          * Change top bits to match most significant bit (47th or 56th bit
270          * depending on paging mode) in the address.
271          */
272         shl     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
273         sar     $(64 - (__VIRTUAL_MASK_SHIFT+1)), %rcx
274
275         /* If this changed %rcx, it was not canonical */
276         cmpq    %rcx, %r11
277         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
278
279         cmpq    $__USER_CS, CS(%rsp)            /* CS must match SYSRET */
280         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
281
282         movq    R11(%rsp), %r11
283         cmpq    %r11, EFLAGS(%rsp)              /* R11 == RFLAGS */
284         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
285
286         /*
287          * SYSCALL clears RF when it saves RFLAGS in R11 and SYSRET cannot
288          * restore RF properly. If the slowpath sets it for whatever reason, we
289          * need to restore it correctly.
290          *
291          * SYSRET can restore TF, but unlike IRET, restoring TF results in a
292          * trap from userspace immediately after SYSRET.  This would cause an
293          * infinite loop whenever #DB happens with register state that satisfies
294          * the opportunistic SYSRET conditions.  For example, single-stepping
295          * this user code:
296          *
297          *           movq       $stuck_here, %rcx
298          *           pushfq
299          *           popq %r11
300          *   stuck_here:
301          *
302          * would never get past 'stuck_here'.
303          */
304         testq   $(X86_EFLAGS_RF|X86_EFLAGS_TF), %r11
305         jnz     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
306
307         /* nothing to check for RSP */
308
309         cmpq    $__USER_DS, SS(%rsp)            /* SS must match SYSRET */
310         jne     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
311
312         /*
313          * We win! This label is here just for ease of understanding
314          * perf profiles. Nothing jumps here.
315          */
316 syscall_return_via_sysret:
317         /* rcx and r11 are already restored (see code above) */
318         UNWIND_HINT_EMPTY
319         POP_EXTRA_REGS
320 .Lpop_c_regs_except_rcx_r11_and_sysret:
321         popq    %rsi    /* skip r11 */
322         popq    %r10
323         popq    %r9
324         popq    %r8
325         popq    %rax
326         popq    %rsi    /* skip rcx */
327         popq    %rdx
328         popq    %rsi
329         popq    %rdi
330         movq    RSP-ORIG_RAX(%rsp), %rsp
331         USERGS_SYSRET64
332 END(entry_SYSCALL_64)
333
334 ENTRY(stub_ptregs_64)
335         /*
336          * Syscalls marked as needing ptregs land here.
337          * If we are on the fast path, we need to save the extra regs,
338          * which we achieve by trying again on the slow path.  If we are on
339          * the slow path, the extra regs are already saved.
340          *
341          * RAX stores a pointer to the C function implementing the syscall.
342          * IRQs are on.
343          */
344         cmpq    $.Lentry_SYSCALL_64_after_fastpath_call, (%rsp)
345         jne     1f
346
347         /*
348          * Called from fast path -- disable IRQs again, pop return address
349          * and jump to slow path
350          */
351         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
352         TRACE_IRQS_OFF
353         popq    %rax
354         UNWIND_HINT_REGS extra=0
355         jmp     entry_SYSCALL64_slow_path
356
357 1:
358         jmp     *%rax                           /* Called from C */
359 END(stub_ptregs_64)
360
361 .macro ptregs_stub func
362 ENTRY(ptregs_\func)
363         UNWIND_HINT_FUNC
364         leaq    \func(%rip), %rax
365         jmp     stub_ptregs_64
366 END(ptregs_\func)
367 .endm
368
369 /* Instantiate ptregs_stub for each ptregs-using syscall */
370 #define __SYSCALL_64_QUAL_(sym)
371 #define __SYSCALL_64_QUAL_ptregs(sym) ptregs_stub sym
372 #define __SYSCALL_64(nr, sym, qual) __SYSCALL_64_QUAL_##qual(sym)
373 #include <asm/syscalls_64.h>
374
375 /*
376  * %rdi: prev task
377  * %rsi: next task
378  */
379 ENTRY(__switch_to_asm)
380         UNWIND_HINT_FUNC
381         /*
382          * Save callee-saved registers
383          * This must match the order in inactive_task_frame
384          */
385         pushq   %rbp
386         pushq   %rbx
387         pushq   %r12
388         pushq   %r13
389         pushq   %r14
390         pushq   %r15
391
392         /* switch stack */
393         movq    %rsp, TASK_threadsp(%rdi)
394         movq    TASK_threadsp(%rsi), %rsp
395
396 #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
397         movq    TASK_stack_canary(%rsi), %rbx
398         movq    %rbx, PER_CPU_VAR(irq_stack_union)+stack_canary_offset
399 #endif
400
401         /* restore callee-saved registers */
402         popq    %r15
403         popq    %r14
404         popq    %r13
405         popq    %r12
406         popq    %rbx
407         popq    %rbp
408
409         jmp     __switch_to
410 END(__switch_to_asm)
411
412 /*
413  * A newly forked process directly context switches into this address.
414  *
415  * rax: prev task we switched from
416  * rbx: kernel thread func (NULL for user thread)
417  * r12: kernel thread arg
418  */
419 ENTRY(ret_from_fork)
420         UNWIND_HINT_EMPTY
421         movq    %rax, %rdi
422         call    schedule_tail                   /* rdi: 'prev' task parameter */
423
424         testq   %rbx, %rbx                      /* from kernel_thread? */
425         jnz     1f                              /* kernel threads are uncommon */
426
427 2:
428         UNWIND_HINT_REGS
429         movq    %rsp, %rdi
430         call    syscall_return_slowpath /* returns with IRQs disabled */
431         TRACE_IRQS_ON                   /* user mode is traced as IRQS on */
432         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
433
434 1:
435         /* kernel thread */
436         movq    %r12, %rdi
437         call    *%rbx
438         /*
439          * A kernel thread is allowed to return here after successfully
440          * calling do_execve().  Exit to userspace to complete the execve()
441          * syscall.
442          */
443         movq    $0, RAX(%rsp)
444         jmp     2b
445 END(ret_from_fork)
446
447 /*
448  * Build the entry stubs with some assembler magic.
449  * We pack 1 stub into every 8-byte block.
450  */
451         .align 8
452 ENTRY(irq_entries_start)
453     vector=FIRST_EXTERNAL_VECTOR
454     .rept (FIRST_SYSTEM_VECTOR - FIRST_EXTERNAL_VECTOR)
455         UNWIND_HINT_IRET_REGS
456         pushq   $(~vector+0x80)                 /* Note: always in signed byte range */
457         jmp     common_interrupt
458         .align  8
459         vector=vector+1
460     .endr
461 END(irq_entries_start)
462
463 .macro DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
464 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
465         pushfq
466         testl $X86_EFLAGS_IF, (%rsp)
467         jz .Lokay_\@
468         ud2
469 .Lokay_\@:
470         addq $8, %rsp
471 #endif
472 .endm
473
474 /*
475  * Enters the IRQ stack if we're not already using it.  NMI-safe.  Clobbers
476  * flags and puts old RSP into old_rsp, and leaves all other GPRs alone.
477  * Requires kernel GSBASE.
478  *
479  * The invariant is that, if irq_count != -1, then the IRQ stack is in use.
480  */
481 .macro ENTER_IRQ_STACK regs=1 old_rsp
482         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
483         movq    %rsp, \old_rsp
484
485         .if \regs
486         UNWIND_HINT_REGS base=\old_rsp
487         .endif
488
489         incl    PER_CPU_VAR(irq_count)
490         jnz     .Lirq_stack_push_old_rsp_\@
491
492         /*
493          * Right now, if we just incremented irq_count to zero, we've
494          * claimed the IRQ stack but we haven't switched to it yet.
495          *
496          * If anything is added that can interrupt us here without using IST,
497          * it must be *extremely* careful to limit its stack usage.  This
498          * could include kprobes and a hypothetical future IST-less #DB
499          * handler.
500          *
501          * The OOPS unwinder relies on the word at the top of the IRQ
502          * stack linking back to the previous RSP for the entire time we're
503          * on the IRQ stack.  For this to work reliably, we need to write
504          * it before we actually move ourselves to the IRQ stack.
505          */
506
507         movq    \old_rsp, PER_CPU_VAR(irq_stack_union + IRQ_STACK_SIZE - 8)
508         movq    PER_CPU_VAR(irq_stack_ptr), %rsp
509
510 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
511         /*
512          * If the first movq above becomes wrong due to IRQ stack layout
513          * changes, the only way we'll notice is if we try to unwind right
514          * here.  Assert that we set up the stack right to catch this type
515          * of bug quickly.
516          */
517         cmpq    -8(%rsp), \old_rsp
518         je      .Lirq_stack_okay\@
519         ud2
520         .Lirq_stack_okay\@:
521 #endif
522
523 .Lirq_stack_push_old_rsp_\@:
524         pushq   \old_rsp
525
526         .if \regs
527         UNWIND_HINT_REGS indirect=1
528         .endif
529 .endm
530
531 /*
532  * Undoes ENTER_IRQ_STACK.
533  */
534 .macro LEAVE_IRQ_STACK regs=1
535         DEBUG_ENTRY_ASSERT_IRQS_OFF
536         /* We need to be off the IRQ stack before decrementing irq_count. */
537         popq    %rsp
538
539         .if \regs
540         UNWIND_HINT_REGS
541         .endif
542
543         /*
544          * As in ENTER_IRQ_STACK, irq_count == 0, we are still claiming
545          * the irq stack but we're not on it.
546          */
547
548         decl    PER_CPU_VAR(irq_count)
549 .endm
550
551 /*
552  * Interrupt entry/exit.
553  *
554  * Interrupt entry points save only callee clobbered registers in fast path.
555  *
556  * Entry runs with interrupts off.
557  */
558
559 /* 0(%rsp): ~(interrupt number) */
560         .macro interrupt func
561         cld
562         ALLOC_PT_GPREGS_ON_STACK
563         SAVE_C_REGS
564         SAVE_EXTRA_REGS
565         ENCODE_FRAME_POINTER
566
567         testb   $3, CS(%rsp)
568         jz      1f
569
570         /*
571          * IRQ from user mode.  Switch to kernel gsbase and inform context
572          * tracking that we're in kernel mode.
573          */
574         SWAPGS
575
576         /*
577          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
578          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
579          * (which can take locks).  Since TRACE_IRQS_OFF idempotent,
580          * the simplest way to handle it is to just call it twice if
581          * we enter from user mode.  There's no reason to optimize this since
582          * TRACE_IRQS_OFF is a no-op if lockdep is off.
583          */
584         TRACE_IRQS_OFF
585
586         CALL_enter_from_user_mode
587
588 1:
589         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%rdi
590         /* We entered an interrupt context - irqs are off: */
591         TRACE_IRQS_OFF
592
593         call    \func   /* rdi points to pt_regs */
594         .endm
595
596         /*
597          * The interrupt stubs push (~vector+0x80) onto the stack and
598          * then jump to common_interrupt.
599          */
600         .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT
601 common_interrupt:
602         ASM_CLAC
603         addq    $-0x80, (%rsp)                  /* Adjust vector to [-256, -1] range */
604         interrupt do_IRQ
605         /* 0(%rsp): old RSP */
606 ret_from_intr:
607         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
608         TRACE_IRQS_OFF
609
610         LEAVE_IRQ_STACK
611
612         testb   $3, CS(%rsp)
613         jz      retint_kernel
614
615         /* Interrupt came from user space */
616 GLOBAL(retint_user)
617         mov     %rsp,%rdi
618         call    prepare_exit_to_usermode
619         TRACE_IRQS_IRETQ
620
621 GLOBAL(swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode)
622 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
623         /* Assert that pt_regs indicates user mode. */
624         testb   $3, CS(%rsp)
625         jnz     1f
626         ud2
627 1:
628 #endif
629         SWAPGS
630         POP_EXTRA_REGS
631         POP_C_REGS
632         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
633         INTERRUPT_RETURN
634
635
636 /* Returning to kernel space */
637 retint_kernel:
638 #ifdef CONFIG_PREEMPT
639         /* Interrupts are off */
640         /* Check if we need preemption */
641         bt      $9, EFLAGS(%rsp)                /* were interrupts off? */
642         jnc     1f
643 0:      cmpl    $0, PER_CPU_VAR(__preempt_count)
644         jnz     1f
645         call    preempt_schedule_irq
646         jmp     0b
647 1:
648 #endif
649         /*
650          * The iretq could re-enable interrupts:
651          */
652         TRACE_IRQS_IRETQ
653
654 GLOBAL(restore_regs_and_return_to_kernel)
655 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
656         /* Assert that pt_regs indicates kernel mode. */
657         testb   $3, CS(%rsp)
658         jz      1f
659         ud2
660 1:
661 #endif
662         POP_EXTRA_REGS
663         POP_C_REGS
664         addq    $8, %rsp        /* skip regs->orig_ax */
665         INTERRUPT_RETURN
666
667 ENTRY(native_iret)
668         UNWIND_HINT_IRET_REGS
669         /*
670          * Are we returning to a stack segment from the LDT?  Note: in
671          * 64-bit mode SS:RSP on the exception stack is always valid.
672          */
673 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
674         testb   $4, (SS-RIP)(%rsp)
675         jnz     native_irq_return_ldt
676 #endif
677
678 .global native_irq_return_iret
679 native_irq_return_iret:
680         /*
681          * This may fault.  Non-paranoid faults on return to userspace are
682          * handled by fixup_bad_iret.  These include #SS, #GP, and #NP.
683          * Double-faults due to espfix64 are handled in do_double_fault.
684          * Other faults here are fatal.
685          */
686         iretq
687
688 #ifdef CONFIG_X86_ESPFIX64
689 native_irq_return_ldt:
690         /*
691          * We are running with user GSBASE.  All GPRs contain their user
692          * values.  We have a percpu ESPFIX stack that is eight slots
693          * long (see ESPFIX_STACK_SIZE).  espfix_waddr points to the bottom
694          * of the ESPFIX stack.
695          *
696          * We clobber RAX and RDI in this code.  We stash RDI on the
697          * normal stack and RAX on the ESPFIX stack.
698          *
699          * The ESPFIX stack layout we set up looks like this:
700          *
701          * --- top of ESPFIX stack ---
702          * SS
703          * RSP
704          * RFLAGS
705          * CS
706          * RIP  <-- RSP points here when we're done
707          * RAX  <-- espfix_waddr points here
708          * --- bottom of ESPFIX stack ---
709          */
710
711         pushq   %rdi                            /* Stash user RDI */
712         SWAPGS
713         movq    PER_CPU_VAR(espfix_waddr), %rdi
714         movq    %rax, (0*8)(%rdi)               /* user RAX */
715         movq    (1*8)(%rsp), %rax               /* user RIP */
716         movq    %rax, (1*8)(%rdi)
717         movq    (2*8)(%rsp), %rax               /* user CS */
718         movq    %rax, (2*8)(%rdi)
719         movq    (3*8)(%rsp), %rax               /* user RFLAGS */
720         movq    %rax, (3*8)(%rdi)
721         movq    (5*8)(%rsp), %rax               /* user SS */
722         movq    %rax, (5*8)(%rdi)
723         movq    (4*8)(%rsp), %rax               /* user RSP */
724         movq    %rax, (4*8)(%rdi)
725         /* Now RAX == RSP. */
726
727         andl    $0xffff0000, %eax               /* RAX = (RSP & 0xffff0000) */
728         popq    %rdi                            /* Restore user RDI */
729
730         /*
731          * espfix_stack[31:16] == 0.  The page tables are set up such that
732          * (espfix_stack | (X & 0xffff0000)) points to a read-only alias of
733          * espfix_waddr for any X.  That is, there are 65536 RO aliases of
734          * the same page.  Set up RSP so that RSP[31:16] contains the
735          * respective 16 bits of the /userspace/ RSP and RSP nonetheless
736          * still points to an RO alias of the ESPFIX stack.
737          */
738         orq     PER_CPU_VAR(espfix_stack), %rax
739         SWAPGS
740         movq    %rax, %rsp
741         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
742
743         /*
744          * At this point, we cannot write to the stack any more, but we can
745          * still read.
746          */
747         popq    %rax                            /* Restore user RAX */
748
749         /*
750          * RSP now points to an ordinary IRET frame, except that the page
751          * is read-only and RSP[31:16] are preloaded with the userspace
752          * values.  We can now IRET back to userspace.
753          */
754         jmp     native_irq_return_iret
755 #endif
756 END(common_interrupt)
757
758 /*
759  * APIC interrupts.
760  */
761 .macro apicinterrupt3 num sym do_sym
762 ENTRY(\sym)
763         UNWIND_HINT_IRET_REGS
764         ASM_CLAC
765         pushq   $~(\num)
766 .Lcommon_\sym:
767         interrupt \do_sym
768         jmp     ret_from_intr
769 END(\sym)
770 .endm
771
772 /* Make sure APIC interrupt handlers end up in the irqentry section: */
773 #define PUSH_SECTION_IRQENTRY   .pushsection .irqentry.text, "ax"
774 #define POP_SECTION_IRQENTRY    .popsection
775
776 .macro apicinterrupt num sym do_sym
777 PUSH_SECTION_IRQENTRY
778 apicinterrupt3 \num \sym \do_sym
779 POP_SECTION_IRQENTRY
780 .endm
781
782 #ifdef CONFIG_SMP
783 apicinterrupt3 IRQ_MOVE_CLEANUP_VECTOR          irq_move_cleanup_interrupt      smp_irq_move_cleanup_interrupt
784 apicinterrupt3 REBOOT_VECTOR                    reboot_interrupt                smp_reboot_interrupt
785 #endif
786
787 #ifdef CONFIG_X86_UV
788 apicinterrupt3 UV_BAU_MESSAGE                   uv_bau_message_intr1            uv_bau_message_interrupt
789 #endif
790
791 apicinterrupt LOCAL_TIMER_VECTOR                apic_timer_interrupt            smp_apic_timer_interrupt
792 apicinterrupt X86_PLATFORM_IPI_VECTOR           x86_platform_ipi                smp_x86_platform_ipi
793
794 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM
795 apicinterrupt3 POSTED_INTR_VECTOR               kvm_posted_intr_ipi             smp_kvm_posted_intr_ipi
796 apicinterrupt3 POSTED_INTR_WAKEUP_VECTOR        kvm_posted_intr_wakeup_ipi      smp_kvm_posted_intr_wakeup_ipi
797 apicinterrupt3 POSTED_INTR_NESTED_VECTOR        kvm_posted_intr_nested_ipi      smp_kvm_posted_intr_nested_ipi
798 #endif
799
800 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD
801 apicinterrupt THRESHOLD_APIC_VECTOR             threshold_interrupt             smp_threshold_interrupt
802 #endif
803
804 #ifdef CONFIG_X86_MCE_AMD
805 apicinterrupt DEFERRED_ERROR_VECTOR             deferred_error_interrupt        smp_deferred_error_interrupt
806 #endif
807
808 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR
809 apicinterrupt THERMAL_APIC_VECTOR               thermal_interrupt               smp_thermal_interrupt
810 #endif
811
812 #ifdef CONFIG_SMP
813 apicinterrupt CALL_FUNCTION_SINGLE_VECTOR       call_function_single_interrupt  smp_call_function_single_interrupt
814 apicinterrupt CALL_FUNCTION_VECTOR              call_function_interrupt         smp_call_function_interrupt
815 apicinterrupt RESCHEDULE_VECTOR                 reschedule_interrupt            smp_reschedule_interrupt
816 #endif
817
818 apicinterrupt ERROR_APIC_VECTOR                 error_interrupt                 smp_error_interrupt
819 apicinterrupt SPURIOUS_APIC_VECTOR              spurious_interrupt              smp_spurious_interrupt
820
821 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
822 apicinterrupt IRQ_WORK_VECTOR                   irq_work_interrupt              smp_irq_work_interrupt
823 #endif
824
825 /*
826  * Exception entry points.
827  */
828 #define CPU_TSS_IST(x) PER_CPU_VAR(cpu_tss) + (TSS_ist + ((x) - 1) * 8)
829
830 .macro idtentry sym do_sym has_error_code:req paranoid=0 shift_ist=-1
831 ENTRY(\sym)
832         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=\has_error_code*8
833
834         /* Sanity check */
835         .if \shift_ist != -1 && \paranoid == 0
836         .error "using shift_ist requires paranoid=1"
837         .endif
838
839         ASM_CLAC
840
841         .if \has_error_code == 0
842         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
843         .endif
844
845         ALLOC_PT_GPREGS_ON_STACK
846
847         .if \paranoid
848         .if \paranoid == 1
849         testb   $3, CS(%rsp)                    /* If coming from userspace, switch stacks */
850         jnz     1f
851         .endif
852         call    paranoid_entry
853         .else
854         call    error_entry
855         .endif
856         UNWIND_HINT_REGS
857         /* returned flag: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: don't need it */
858
859         .if \paranoid
860         .if \shift_ist != -1
861         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG                    /* reload IDT in case of recursion */
862         .else
863         TRACE_IRQS_OFF
864         .endif
865         .endif
866
867         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
868
869         .if \has_error_code
870         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
871         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
872         .else
873         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
874         .endif
875
876         .if \shift_ist != -1
877         subq    $EXCEPTION_STKSZ, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
878         .endif
879
880         call    \do_sym
881
882         .if \shift_ist != -1
883         addq    $EXCEPTION_STKSZ, CPU_TSS_IST(\shift_ist)
884         .endif
885
886         /* these procedures expect "no swapgs" flag in ebx */
887         .if \paranoid
888         jmp     paranoid_exit
889         .else
890         jmp     error_exit
891         .endif
892
893         .if \paranoid == 1
894         /*
895          * Paranoid entry from userspace.  Switch stacks and treat it
896          * as a normal entry.  This means that paranoid handlers
897          * run in real process context if user_mode(regs).
898          */
899 1:
900         call    error_entry
901
902
903         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
904         call    sync_regs
905         movq    %rax, %rsp                      /* switch stack */
906
907         movq    %rsp, %rdi                      /* pt_regs pointer */
908
909         .if \has_error_code
910         movq    ORIG_RAX(%rsp), %rsi            /* get error code */
911         movq    $-1, ORIG_RAX(%rsp)             /* no syscall to restart */
912         .else
913         xorl    %esi, %esi                      /* no error code */
914         .endif
915
916         call    \do_sym
917
918         jmp     error_exit                      /* %ebx: no swapgs flag */
919         .endif
920 END(\sym)
921 .endm
922
923 idtentry divide_error                   do_divide_error                 has_error_code=0
924 idtentry overflow                       do_overflow                     has_error_code=0
925 idtentry bounds                         do_bounds                       has_error_code=0
926 idtentry invalid_op                     do_invalid_op                   has_error_code=0
927 idtentry device_not_available           do_device_not_available         has_error_code=0
928 idtentry double_fault                   do_double_fault                 has_error_code=1 paranoid=2
929 idtentry coprocessor_segment_overrun    do_coprocessor_segment_overrun  has_error_code=0
930 idtentry invalid_TSS                    do_invalid_TSS                  has_error_code=1
931 idtentry segment_not_present            do_segment_not_present          has_error_code=1
932 idtentry spurious_interrupt_bug         do_spurious_interrupt_bug       has_error_code=0
933 idtentry coprocessor_error              do_coprocessor_error            has_error_code=0
934 idtentry alignment_check                do_alignment_check              has_error_code=1
935 idtentry simd_coprocessor_error         do_simd_coprocessor_error       has_error_code=0
936
937
938         /*
939          * Reload gs selector with exception handling
940          * edi:  new selector
941          */
942 ENTRY(native_load_gs_index)
943         FRAME_BEGIN
944         pushfq
945         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY & ~CLBR_RDI)
946         SWAPGS
947 .Lgs_change:
948         movl    %edi, %gs
949 2:      ALTERNATIVE "", "mfence", X86_BUG_SWAPGS_FENCE
950         SWAPGS
951         popfq
952         FRAME_END
953         ret
954 ENDPROC(native_load_gs_index)
955 EXPORT_SYMBOL(native_load_gs_index)
956
957         _ASM_EXTABLE(.Lgs_change, bad_gs)
958         .section .fixup, "ax"
959         /* running with kernelgs */
960 bad_gs:
961         SWAPGS                                  /* switch back to user gs */
962 .macro ZAP_GS
963         /* This can't be a string because the preprocessor needs to see it. */
964         movl $__USER_DS, %eax
965         movl %eax, %gs
966 .endm
967         ALTERNATIVE "", "ZAP_GS", X86_BUG_NULL_SEG
968         xorl    %eax, %eax
969         movl    %eax, %gs
970         jmp     2b
971         .previous
972
973 /* Call softirq on interrupt stack. Interrupts are off. */
974 ENTRY(do_softirq_own_stack)
975         pushq   %rbp
976         mov     %rsp, %rbp
977         ENTER_IRQ_STACK regs=0 old_rsp=%r11
978         call    __do_softirq
979         LEAVE_IRQ_STACK regs=0
980         leaveq
981         ret
982 ENDPROC(do_softirq_own_stack)
983
984 #ifdef CONFIG_XEN
985 idtentry hypervisor_callback xen_do_hypervisor_callback has_error_code=0
986
987 /*
988  * A note on the "critical region" in our callback handler.
989  * We want to avoid stacking callback handlers due to events occurring
990  * during handling of the last event. To do this, we keep events disabled
991  * until we've done all processing. HOWEVER, we must enable events before
992  * popping the stack frame (can't be done atomically) and so it would still
993  * be possible to get enough handler activations to overflow the stack.
994  * Although unlikely, bugs of that kind are hard to track down, so we'd
995  * like to avoid the possibility.
996  * So, on entry to the handler we detect whether we interrupted an
997  * existing activation in its critical region -- if so, we pop the current
998  * activation and restart the handler using the previous one.
999  */
1000 ENTRY(xen_do_hypervisor_callback)               /* do_hypervisor_callback(struct *pt_regs) */
1001
1002 /*
1003  * Since we don't modify %rdi, evtchn_do_upall(struct *pt_regs) will
1004  * see the correct pointer to the pt_regs
1005  */
1006         UNWIND_HINT_FUNC
1007         movq    %rdi, %rsp                      /* we don't return, adjust the stack frame */
1008         UNWIND_HINT_REGS
1009
1010         ENTER_IRQ_STACK old_rsp=%r10
1011         call    xen_evtchn_do_upcall
1012         LEAVE_IRQ_STACK
1013
1014 #ifndef CONFIG_PREEMPT
1015         call    xen_maybe_preempt_hcall
1016 #endif
1017         jmp     error_exit
1018 END(xen_do_hypervisor_callback)
1019
1020 /*
1021  * Hypervisor uses this for application faults while it executes.
1022  * We get here for two reasons:
1023  *  1. Fault while reloading DS, ES, FS or GS
1024  *  2. Fault while executing IRET
1025  * Category 1 we do not need to fix up as Xen has already reloaded all segment
1026  * registers that could be reloaded and zeroed the others.
1027  * Category 2 we fix up by killing the current process. We cannot use the
1028  * normal Linux return path in this case because if we use the IRET hypercall
1029  * to pop the stack frame we end up in an infinite loop of failsafe callbacks.
1030  * We distinguish between categories by comparing each saved segment register
1031  * with its current contents: any discrepancy means we in category 1.
1032  */
1033 ENTRY(xen_failsafe_callback)
1034         UNWIND_HINT_EMPTY
1035         movl    %ds, %ecx
1036         cmpw    %cx, 0x10(%rsp)
1037         jne     1f
1038         movl    %es, %ecx
1039         cmpw    %cx, 0x18(%rsp)
1040         jne     1f
1041         movl    %fs, %ecx
1042         cmpw    %cx, 0x20(%rsp)
1043         jne     1f
1044         movl    %gs, %ecx
1045         cmpw    %cx, 0x28(%rsp)
1046         jne     1f
1047         /* All segments match their saved values => Category 2 (Bad IRET). */
1048         movq    (%rsp), %rcx
1049         movq    8(%rsp), %r11
1050         addq    $0x30, %rsp
1051         pushq   $0                              /* RIP */
1052         UNWIND_HINT_IRET_REGS offset=8
1053         jmp     general_protection
1054 1:      /* Segment mismatch => Category 1 (Bad segment). Retry the IRET. */
1055         movq    (%rsp), %rcx
1056         movq    8(%rsp), %r11
1057         addq    $0x30, %rsp
1058         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1059         pushq   $-1 /* orig_ax = -1 => not a system call */
1060         ALLOC_PT_GPREGS_ON_STACK
1061         SAVE_C_REGS
1062         SAVE_EXTRA_REGS
1063         ENCODE_FRAME_POINTER
1064         jmp     error_exit
1065 END(xen_failsafe_callback)
1066
1067 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1068         xen_hvm_callback_vector xen_evtchn_do_upcall
1069
1070 #endif /* CONFIG_XEN */
1071
1072 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1073 apicinterrupt3 HYPERVISOR_CALLBACK_VECTOR \
1074         hyperv_callback_vector hyperv_vector_handler
1075 #endif /* CONFIG_HYPERV */
1076
1077 idtentry debug                  do_debug                has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=DEBUG_STACK
1078 idtentry int3                   do_int3                 has_error_code=0        paranoid=1 shift_ist=DEBUG_STACK
1079 idtentry stack_segment          do_stack_segment        has_error_code=1
1080
1081 #ifdef CONFIG_XEN
1082 idtentry xennmi                 do_nmi                  has_error_code=0
1083 idtentry xendebug               do_debug                has_error_code=0
1084 idtentry xenint3                do_int3                 has_error_code=0
1085 #endif
1086
1087 idtentry general_protection     do_general_protection   has_error_code=1
1088 idtentry page_fault             do_page_fault           has_error_code=1
1089
1090 #ifdef CONFIG_KVM_GUEST
1091 idtentry async_page_fault       do_async_page_fault     has_error_code=1
1092 #endif
1093
1094 #ifdef CONFIG_X86_MCE
1095 idtentry machine_check                                  has_error_code=0        paranoid=1 do_sym=*machine_check_vector(%rip)
1096 #endif
1097
1098 /*
1099  * Save all registers in pt_regs, and switch gs if needed.
1100  * Use slow, but surefire "are we in kernel?" check.
1101  * Return: ebx=0: need swapgs on exit, ebx=1: otherwise
1102  */
1103 ENTRY(paranoid_entry)
1104         UNWIND_HINT_FUNC
1105         cld
1106         SAVE_C_REGS 8
1107         SAVE_EXTRA_REGS 8
1108         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1109         movl    $1, %ebx
1110         movl    $MSR_GS_BASE, %ecx
1111         rdmsr
1112         testl   %edx, %edx
1113         js      1f                              /* negative -> in kernel */
1114         SWAPGS
1115         xorl    %ebx, %ebx
1116 1:      ret
1117 END(paranoid_entry)
1118
1119 /*
1120  * "Paranoid" exit path from exception stack.  This is invoked
1121  * only on return from non-NMI IST interrupts that came
1122  * from kernel space.
1123  *
1124  * We may be returning to very strange contexts (e.g. very early
1125  * in syscall entry), so checking for preemption here would
1126  * be complicated.  Fortunately, we there's no good reason
1127  * to try to handle preemption here.
1128  *
1129  * On entry, ebx is "no swapgs" flag (1: don't need swapgs, 0: need it)
1130  */
1131 ENTRY(paranoid_exit)
1132         UNWIND_HINT_REGS
1133         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1134         TRACE_IRQS_OFF_DEBUG
1135         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1136         jnz     .Lparanoid_exit_no_swapgs
1137         TRACE_IRQS_IRETQ
1138         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1139         jmp     .Lparanoid_exit_restore
1140 .Lparanoid_exit_no_swapgs:
1141         TRACE_IRQS_IRETQ_DEBUG
1142 .Lparanoid_exit_restore:
1143         jmp restore_regs_and_return_to_kernel
1144 END(paranoid_exit)
1145
1146 /*
1147  * Save all registers in pt_regs, and switch gs if needed.
1148  * Return: EBX=0: came from user mode; EBX=1: otherwise
1149  */
1150 ENTRY(error_entry)
1151         UNWIND_HINT_FUNC
1152         cld
1153         SAVE_C_REGS 8
1154         SAVE_EXTRA_REGS 8
1155         ENCODE_FRAME_POINTER 8
1156         xorl    %ebx, %ebx
1157         testb   $3, CS+8(%rsp)
1158         jz      .Lerror_kernelspace
1159
1160         /*
1161          * We entered from user mode or we're pretending to have entered
1162          * from user mode due to an IRET fault.
1163          */
1164         SWAPGS
1165
1166 .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs:
1167         /*
1168          * We need to tell lockdep that IRQs are off.  We can't do this until
1169          * we fix gsbase, and we should do it before enter_from_user_mode
1170          * (which can take locks).
1171          */
1172         TRACE_IRQS_OFF
1173         CALL_enter_from_user_mode
1174         ret
1175
1176 .Lerror_entry_done:
1177         TRACE_IRQS_OFF
1178         ret
1179
1180         /*
1181          * There are two places in the kernel that can potentially fault with
1182          * usergs. Handle them here.  B stepping K8s sometimes report a
1183          * truncated RIP for IRET exceptions returning to compat mode. Check
1184          * for these here too.
1185          */
1186 .Lerror_kernelspace:
1187         incl    %ebx
1188         leaq    native_irq_return_iret(%rip), %rcx
1189         cmpq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1190         je      .Lerror_bad_iret
1191         movl    %ecx, %eax                      /* zero extend */
1192         cmpq    %rax, RIP+8(%rsp)
1193         je      .Lbstep_iret
1194         cmpq    $.Lgs_change, RIP+8(%rsp)
1195         jne     .Lerror_entry_done
1196
1197         /*
1198          * hack: .Lgs_change can fail with user gsbase.  If this happens, fix up
1199          * gsbase and proceed.  We'll fix up the exception and land in
1200          * .Lgs_change's error handler with kernel gsbase.
1201          */
1202         SWAPGS
1203         jmp .Lerror_entry_done
1204
1205 .Lbstep_iret:
1206         /* Fix truncated RIP */
1207         movq    %rcx, RIP+8(%rsp)
1208         /* fall through */
1209
1210 .Lerror_bad_iret:
1211         /*
1212          * We came from an IRET to user mode, so we have user gsbase.
1213          * Switch to kernel gsbase:
1214          */
1215         SWAPGS
1216
1217         /*
1218          * Pretend that the exception came from user mode: set up pt_regs
1219          * as if we faulted immediately after IRET and clear EBX so that
1220          * error_exit knows that we will be returning to user mode.
1221          */
1222         mov     %rsp, %rdi
1223         call    fixup_bad_iret
1224         mov     %rax, %rsp
1225         decl    %ebx
1226         jmp     .Lerror_entry_from_usermode_after_swapgs
1227 END(error_entry)
1228
1229
1230 /*
1231  * On entry, EBX is a "return to kernel mode" flag:
1232  *   1: already in kernel mode, don't need SWAPGS
1233  *   0: user gsbase is loaded, we need SWAPGS and standard preparation for return to usermode
1234  */
1235 ENTRY(error_exit)
1236         UNWIND_HINT_REGS
1237         DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY)
1238         TRACE_IRQS_OFF
1239         testl   %ebx, %ebx
1240         jnz     retint_kernel
1241         jmp     retint_user
1242 END(error_exit)
1243
1244 /*
1245  * Runs on exception stack.  Xen PV does not go through this path at all,
1246  * so we can use real assembly here.
1247  */
1248 ENTRY(nmi)
1249         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1250
1251         /*
1252          * We allow breakpoints in NMIs. If a breakpoint occurs, then
1253          * the iretq it performs will take us out of NMI context.
1254          * This means that we can have nested NMIs where the next
1255          * NMI is using the top of the stack of the previous NMI. We
1256          * can't let it execute because the nested NMI will corrupt the
1257          * stack of the previous NMI. NMI handlers are not re-entrant
1258          * anyway.
1259          *
1260          * To handle this case we do the following:
1261          *  Check the a special location on the stack that contains
1262          *  a variable that is set when NMIs are executing.
1263          *  The interrupted task's stack is also checked to see if it
1264          *  is an NMI stack.
1265          *  If the variable is not set and the stack is not the NMI
1266          *  stack then:
1267          *    o Set the special variable on the stack
1268          *    o Copy the interrupt frame into an "outermost" location on the
1269          *      stack
1270          *    o Copy the interrupt frame into an "iret" location on the stack
1271          *    o Continue processing the NMI
1272          *  If the variable is set or the previous stack is the NMI stack:
1273          *    o Modify the "iret" location to jump to the repeat_nmi
1274          *    o return back to the first NMI
1275          *
1276          * Now on exit of the first NMI, we first clear the stack variable
1277          * The NMI stack will tell any nested NMIs at that point that it is
1278          * nested. Then we pop the stack normally with iret, and if there was
1279          * a nested NMI that updated the copy interrupt stack frame, a
1280          * jump will be made to the repeat_nmi code that will handle the second
1281          * NMI.
1282          *
1283          * However, espfix prevents us from directly returning to userspace
1284          * with a single IRET instruction.  Similarly, IRET to user mode
1285          * can fault.  We therefore handle NMIs from user space like
1286          * other IST entries.
1287          */
1288
1289         ASM_CLAC
1290
1291         /* Use %rdx as our temp variable throughout */
1292         pushq   %rdx
1293
1294         testb   $3, CS-RIP+8(%rsp)
1295         jz      .Lnmi_from_kernel
1296
1297         /*
1298          * NMI from user mode.  We need to run on the thread stack, but we
1299          * can't go through the normal entry paths: NMIs are masked, and
1300          * we don't want to enable interrupts, because then we'll end
1301          * up in an awkward situation in which IRQs are on but NMIs
1302          * are off.
1303          *
1304          * We also must not push anything to the stack before switching
1305          * stacks lest we corrupt the "NMI executing" variable.
1306          */
1307
1308         swapgs
1309         cld
1310         movq    %rsp, %rdx
1311         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rsp
1312         UNWIND_HINT_IRET_REGS base=%rdx offset=8
1313         pushq   5*8(%rdx)       /* pt_regs->ss */
1314         pushq   4*8(%rdx)       /* pt_regs->rsp */
1315         pushq   3*8(%rdx)       /* pt_regs->flags */
1316         pushq   2*8(%rdx)       /* pt_regs->cs */
1317         pushq   1*8(%rdx)       /* pt_regs->rip */
1318         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1319         pushq   $-1             /* pt_regs->orig_ax */
1320         pushq   %rdi            /* pt_regs->di */
1321         pushq   %rsi            /* pt_regs->si */
1322         pushq   (%rdx)          /* pt_regs->dx */
1323         pushq   %rcx            /* pt_regs->cx */
1324         pushq   %rax            /* pt_regs->ax */
1325         pushq   %r8             /* pt_regs->r8 */
1326         pushq   %r9             /* pt_regs->r9 */
1327         pushq   %r10            /* pt_regs->r10 */
1328         pushq   %r11            /* pt_regs->r11 */
1329         pushq   %rbx            /* pt_regs->rbx */
1330         pushq   %rbp            /* pt_regs->rbp */
1331         pushq   %r12            /* pt_regs->r12 */
1332         pushq   %r13            /* pt_regs->r13 */
1333         pushq   %r14            /* pt_regs->r14 */
1334         pushq   %r15            /* pt_regs->r15 */
1335         UNWIND_HINT_REGS
1336         ENCODE_FRAME_POINTER
1337
1338         /*
1339          * At this point we no longer need to worry about stack damage
1340          * due to nesting -- we're on the normal thread stack and we're
1341          * done with the NMI stack.
1342          */
1343
1344         movq    %rsp, %rdi
1345         movq    $-1, %rsi
1346         call    do_nmi
1347
1348         /*
1349          * Return back to user mode.  We must *not* do the normal exit
1350          * work, because we don't want to enable interrupts.
1351          */
1352         jmp     swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode
1353
1354 .Lnmi_from_kernel:
1355         /*
1356          * Here's what our stack frame will look like:
1357          * +---------------------------------------------------------+
1358          * | original SS                                             |
1359          * | original Return RSP                                     |
1360          * | original RFLAGS                                         |
1361          * | original CS                                             |
1362          * | original RIP                                            |
1363          * +---------------------------------------------------------+
1364          * | temp storage for rdx                                    |
1365          * +---------------------------------------------------------+
1366          * | "NMI executing" variable                                |
1367          * +---------------------------------------------------------+
1368          * | iret SS          } Copied from "outermost" frame        |
1369          * | iret Return RSP  } on each loop iteration; overwritten  |
1370          * | iret RFLAGS      } by a nested NMI to force another     |
1371          * | iret CS          } iteration if needed.                 |
1372          * | iret RIP         }                                      |
1373          * +---------------------------------------------------------+
1374          * | outermost SS          } initialized in first_nmi;       |
1375          * | outermost Return RSP  } will not be changed before      |
1376          * | outermost RFLAGS      } NMI processing is done.         |
1377          * | outermost CS          } Copied to "iret" frame on each  |
1378          * | outermost RIP         } iteration.                      |
1379          * +---------------------------------------------------------+
1380          * | pt_regs                                                 |
1381          * +---------------------------------------------------------+
1382          *
1383          * The "original" frame is used by hardware.  Before re-enabling
1384          * NMIs, we need to be done with it, and we need to leave enough
1385          * space for the asm code here.
1386          *
1387          * We return by executing IRET while RSP points to the "iret" frame.
1388          * That will either return for real or it will loop back into NMI
1389          * processing.
1390          *
1391          * The "outermost" frame is copied to the "iret" frame on each
1392          * iteration of the loop, so each iteration starts with the "iret"
1393          * frame pointing to the final return target.
1394          */
1395
1396         /*
1397          * Determine whether we're a nested NMI.
1398          *
1399          * If we interrupted kernel code between repeat_nmi and
1400          * end_repeat_nmi, then we are a nested NMI.  We must not
1401          * modify the "iret" frame because it's being written by
1402          * the outer NMI.  That's okay; the outer NMI handler is
1403          * about to about to call do_nmi anyway, so we can just
1404          * resume the outer NMI.
1405          */
1406
1407         movq    $repeat_nmi, %rdx
1408         cmpq    8(%rsp), %rdx
1409         ja      1f
1410         movq    $end_repeat_nmi, %rdx
1411         cmpq    8(%rsp), %rdx
1412         ja      nested_nmi_out
1413 1:
1414
1415         /*
1416          * Now check "NMI executing".  If it's set, then we're nested.
1417          * This will not detect if we interrupted an outer NMI just
1418          * before IRET.
1419          */
1420         cmpl    $1, -8(%rsp)
1421         je      nested_nmi
1422
1423         /*
1424          * Now test if the previous stack was an NMI stack.  This covers
1425          * the case where we interrupt an outer NMI after it clears
1426          * "NMI executing" but before IRET.  We need to be careful, though:
1427          * there is one case in which RSP could point to the NMI stack
1428          * despite there being no NMI active: naughty userspace controls
1429          * RSP at the very beginning of the SYSCALL targets.  We can
1430          * pull a fast one on naughty userspace, though: we program
1431          * SYSCALL to mask DF, so userspace cannot cause DF to be set
1432          * if it controls the kernel's RSP.  We set DF before we clear
1433          * "NMI executing".
1434          */
1435         lea     6*8(%rsp), %rdx
1436         /* Compare the NMI stack (rdx) with the stack we came from (4*8(%rsp)) */
1437         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1438         /* If the stack pointer is above the NMI stack, this is a normal NMI */
1439         ja      first_nmi
1440
1441         subq    $EXCEPTION_STKSZ, %rdx
1442         cmpq    %rdx, 4*8(%rsp)
1443         /* If it is below the NMI stack, it is a normal NMI */
1444         jb      first_nmi
1445
1446         /* Ah, it is within the NMI stack. */
1447
1448         testb   $(X86_EFLAGS_DF >> 8), (3*8 + 1)(%rsp)
1449         jz      first_nmi       /* RSP was user controlled. */
1450
1451         /* This is a nested NMI. */
1452
1453 nested_nmi:
1454         /*
1455          * Modify the "iret" frame to point to repeat_nmi, forcing another
1456          * iteration of NMI handling.
1457          */
1458         subq    $8, %rsp
1459         leaq    -10*8(%rsp), %rdx
1460         pushq   $__KERNEL_DS
1461         pushq   %rdx
1462         pushfq
1463         pushq   $__KERNEL_CS
1464         pushq   $repeat_nmi
1465
1466         /* Put stack back */
1467         addq    $(6*8), %rsp
1468
1469 nested_nmi_out:
1470         popq    %rdx
1471
1472         /* We are returning to kernel mode, so this cannot result in a fault. */
1473         iretq
1474
1475 first_nmi:
1476         /* Restore rdx. */
1477         movq    (%rsp), %rdx
1478
1479         /* Make room for "NMI executing". */
1480         pushq   $0
1481
1482         /* Leave room for the "iret" frame */
1483         subq    $(5*8), %rsp
1484
1485         /* Copy the "original" frame to the "outermost" frame */
1486         .rept 5
1487         pushq   11*8(%rsp)
1488         .endr
1489         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1490
1491         /* Everything up to here is safe from nested NMIs */
1492
1493 #ifdef CONFIG_DEBUG_ENTRY
1494         /*
1495          * For ease of testing, unmask NMIs right away.  Disabled by
1496          * default because IRET is very expensive.
1497          */
1498         pushq   $0              /* SS */
1499         pushq   %rsp            /* RSP (minus 8 because of the previous push) */
1500         addq    $8, (%rsp)      /* Fix up RSP */
1501         pushfq                  /* RFLAGS */
1502         pushq   $__KERNEL_CS    /* CS */
1503         pushq   $1f             /* RIP */
1504         iretq                   /* continues at repeat_nmi below */
1505         UNWIND_HINT_IRET_REGS
1506 1:
1507 #endif
1508
1509 repeat_nmi:
1510         /*
1511          * If there was a nested NMI, the first NMI's iret will return
1512          * here. But NMIs are still enabled and we can take another
1513          * nested NMI. The nested NMI checks the interrupted RIP to see
1514          * if it is between repeat_nmi and end_repeat_nmi, and if so
1515          * it will just return, as we are about to repeat an NMI anyway.
1516          * This makes it safe to copy to the stack frame that a nested
1517          * NMI will update.
1518          *
1519          * RSP is pointing to "outermost RIP".  gsbase is unknown, but, if
1520          * we're repeating an NMI, gsbase has the same value that it had on
1521          * the first iteration.  paranoid_entry will load the kernel
1522          * gsbase if needed before we call do_nmi.  "NMI executing"
1523          * is zero.
1524          */
1525         movq    $1, 10*8(%rsp)          /* Set "NMI executing". */
1526
1527         /*
1528          * Copy the "outermost" frame to the "iret" frame.  NMIs that nest
1529          * here must not modify the "iret" frame while we're writing to
1530          * it or it will end up containing garbage.
1531          */
1532         addq    $(10*8), %rsp
1533         .rept 5
1534         pushq   -6*8(%rsp)
1535         .endr
1536         subq    $(5*8), %rsp
1537 end_repeat_nmi:
1538
1539         /*
1540          * Everything below this point can be preempted by a nested NMI.
1541          * If this happens, then the inner NMI will change the "iret"
1542          * frame to point back to repeat_nmi.
1543          */
1544         pushq   $-1                             /* ORIG_RAX: no syscall to restart */
1545         ALLOC_PT_GPREGS_ON_STACK
1546
1547         /*
1548          * Use paranoid_entry to handle SWAPGS, but no need to use paranoid_exit
1549          * as we should not be calling schedule in NMI context.
1550          * Even with normal interrupts enabled. An NMI should not be
1551          * setting NEED_RESCHED or anything that normal interrupts and
1552          * exceptions might do.
1553          */
1554         call    paranoid_entry
1555         UNWIND_HINT_REGS
1556
1557         /* paranoidentry do_nmi, 0; without TRACE_IRQS_OFF */
1558         movq    %rsp, %rdi
1559         movq    $-1, %rsi
1560         call    do_nmi
1561
1562         testl   %ebx, %ebx                      /* swapgs needed? */
1563         jnz     nmi_restore
1564 nmi_swapgs:
1565         SWAPGS_UNSAFE_STACK
1566 nmi_restore:
1567         POP_EXTRA_REGS
1568         POP_C_REGS
1569
1570         /*
1571          * Skip orig_ax and the "outermost" frame to point RSP at the "iret"
1572          * at the "iret" frame.
1573          */
1574         addq    $6*8, %rsp
1575
1576         /*
1577          * Clear "NMI executing".  Set DF first so that we can easily
1578          * distinguish the remaining code between here and IRET from
1579          * the SYSCALL entry and exit paths.
1580          *
1581          * We arguably should just inspect RIP instead, but I (Andy) wrote
1582          * this code when I had the misapprehension that Xen PV supported
1583          * NMIs, and Xen PV would break that approach.
1584          */
1585         std
1586         movq    $0, 5*8(%rsp)           /* clear "NMI executing" */
1587
1588         /*
1589          * iretq reads the "iret" frame and exits the NMI stack in a
1590          * single instruction.  We are returning to kernel mode, so this
1591          * cannot result in a fault.  Similarly, we don't need to worry
1592          * about espfix64 on the way back to kernel mode.
1593          */
1594         iretq
1595 END(nmi)
1596
1597 ENTRY(ignore_sysret)
1598         UNWIND_HINT_EMPTY
1599         mov     $-ENOSYS, %eax
1600         sysret
1601 END(ignore_sysret)
1602
1603 ENTRY(rewind_stack_do_exit)
1604         UNWIND_HINT_FUNC
1605         /* Prevent any naive code from trying to unwind to our caller. */
1606         xorl    %ebp, %ebp
1607
1608         movq    PER_CPU_VAR(cpu_current_top_of_stack), %rax
1609         leaq    -PTREGS_SIZE(%rax), %rsp
1610         UNWIND_HINT_FUNC sp_offset=PTREGS_SIZE
1611
1612         call    do_exit
1613 END(rewind_stack_do_exit)