Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.43 2020/12/27 20:56:14 reinoud Exp $	*/
      2 
      3 /*
      4  * Copyright (c) 2018-2020 Maxime Villard, m00nbsd.net
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * This code is part of the NVMM hypervisor.
      8  *
      9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
     10  * modification, are permitted provided that the following conditions
     11  * are met:
     12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     17  *
     18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
     19  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
     20  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
     21  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
     22  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
     23  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
     24  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
     25  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
     26  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     28  * SUCH DAMAGE.
     29  */
     30 
     31 #include <sys/cdefs.h>
     32 
     33 #include <stdio.h>
     34 #include <stdlib.h>
     35 #include <string.h>
     36 #include <unistd.h>
     37 #include <fcntl.h>
     38 #include <errno.h>
     39 #include <sys/ioctl.h>
     40 #include <sys/mman.h>
     41 #include <machine/vmparam.h>
     42 #include <machine/pte.h>
     43 #include <machine/psl.h>
     44 
     45 #define MIN(X, Y) (((X) < (Y)) ? (X) : (Y))
     46 #define __cacheline_aligned __attribute__((__aligned__(64)))
     47 
     48 #include <x86/specialreg.h>
     49 
     50 /* -------------------------------------------------------------------------- */
     51 
     52 /*
     53  * Undocumented debugging function. Helpful.
     54  */
     55 int
     56 nvmm_vcpu_dump(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
     57 {
     58 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
     59 	uint16_t *attr;
     60 	size_t i;
     61 	int ret;
     62 
     63 	const char *segnames[] = {
     64 		"ES", "CS", "SS", "DS", "FS", "GS", "GDT", "IDT", "LDT", "TR"
     65 	};
     66 
     67 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_ALL);
     68 	if (ret == -1)
     69 		return -1;
     70 
     71 	printf("+ VCPU id=%d\n", (int)vcpu->cpuid);
     72 	printf("| -> RAX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX]);
     73 	printf("| -> RCX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX]);
     74 	printf("| -> RDX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDX]);
     75 	printf("| -> RBX=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBX]);
     76 	printf("| -> RSP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSP]);
     77 	printf("| -> RBP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RBP]);
     78 	printf("| -> RSI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RSI]);
     79 	printf("| -> RDI=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RDI]);
     80 	printf("| -> RIP=%"PRIx64"\n", state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP]);
     81 	printf("| -> RFLAGS=%p\n", (void *)state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS]);
     82 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     83 		attr = (uint16_t *)&state->segs[i].attrib;
     84 		printf("| -> %s: sel=0x%x base=%"PRIx64", limit=%x, "
     85 		    "attrib=%x [type=%d,l=%d,def=%d]\n",
     86 		    segnames[i],
     87 		    state->segs[i].selector,
     88 		    state->segs[i].base,
     89 		    state->segs[i].limit,
     90 		    *attr,
     91 		    state->segs[i].attrib.type,
     92 		    state->segs[i].attrib.l,
     93 		    state->segs[i].attrib.def);
     94 	}
     95 	printf("| -> MSR_EFER=%"PRIx64"\n", state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     96 	printf("| -> CR0=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     97 	printf("| -> CR3=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     98 	printf("| -> CR4=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
     99 	printf("| -> CR8=%"PRIx64"\n", state->crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
    100 
    101 	return 0;
    102 }
    103 
    104 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    105 
    106 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    107 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    108 
    109 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    110 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    111 
    112 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    113 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    114 
    115 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    116 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    117 
    118 #define CR3_FRAME_32BIT	__BITS(31, 12)
    119 
    120 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    121 
    122 static int
    123 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    124     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    125 {
    126 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    127 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    128 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    129 	nvmm_prot_t pageprot;
    130 
    131 	/* We begin with an RWXU access. */
    132 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    133 
    134 	/* Parse L2. */
    135 	L2gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT);
    136 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    137 		return -1;
    138 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    139 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    140 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    141 		return -1;
    142 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    143 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    144 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    145 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    146 	if ((pte & PTE_PS) && !has_pse)
    147 		return -1;
    148 	if (pte & PTE_PS) {
    149 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    150 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    151 		return 0;
    152 	}
    153 
    154 	/* Parse L1. */
    155 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    156 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    157 		return -1;
    158 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    159 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    160 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    161 		return -1;
    162 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    163 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    164 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    165 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    166 	if (pte & PTE_PS)
    167 		return -1;
    168 
    169 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    170 	return 0;
    171 }
    172 
    173 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    174 
    175 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    176 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    177 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    178 
    179 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    180 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    181 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    182 
    183 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    184 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    185 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    186 
    187 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    188 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    189 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    190 
    191 #define CR3_FRAME_32BIT_PAE	__BITS(31, 5)
    192 
    193 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    194 
    195 static int
    196 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    197     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    198 {
    199 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    200 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    201 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    202 	nvmm_prot_t pageprot;
    203 
    204 	/* We begin with an RWXU access. */
    205 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    206 
    207 	/* Parse L3. */
    208 	L3gpa = (cr3 & CR3_FRAME_32BIT_PAE);
    209 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    210 		return -1;
    211 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    212 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    213 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    214 		return -1;
    215 	if (pte & PTE_NX)
    216 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    217 	if (pte & PTE_PS)
    218 		return -1;
    219 
    220 	/* Parse L2. */
    221 	L2gpa = (pte & PTE_FRAME);
    222 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    223 		return -1;
    224 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    225 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    226 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    227 		return -1;
    228 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    229 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    230 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    231 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    232 	if (pte & PTE_NX)
    233 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    234 	if (pte & PTE_PS) {
    235 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    236 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    237 		return 0;
    238 	}
    239 
    240 	/* Parse L1. */
    241 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    242 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    243 		return -1;
    244 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    245 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    246 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    247 		return -1;
    248 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    249 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    250 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    251 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    252 	if (pte & PTE_NX)
    253 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    254 	if (pte & PTE_PS)
    255 		return -1;
    256 
    257 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    258 	return 0;
    259 }
    260 
    261 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    262 
    263 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    264 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    265 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    266 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    267 
    268 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    269 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    270 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    271 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    272 
    273 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    274 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    275 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    276 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    277 
    278 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    279 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    280 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    281 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    282 
    283 #define CR3_FRAME_64BIT	__BITS(51, 12)
    284 
    285 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    286 
    287 static inline bool
    288 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    289 {
    290 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    291 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    292 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    293 }
    294 
    295 static int
    296 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    297     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    298 {
    299 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    300 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    301 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    302 	nvmm_prot_t pageprot;
    303 
    304 	/* We begin with an RWXU access. */
    305 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    306 
    307 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    308 		return -1;
    309 
    310 	/* Parse L4. */
    311 	L4gpa = (cr3 & CR3_FRAME_64BIT);
    312 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva, &pageprot) == -1)
    313 		return -1;
    314 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    315 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    316 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    317 		return -1;
    318 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    319 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    320 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    321 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    322 	if (pte & PTE_NX)
    323 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    324 	if (pte & PTE_PS)
    325 		return -1;
    326 
    327 	/* Parse L3. */
    328 	L3gpa = (pte & PTE_FRAME);
    329 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva, &pageprot) == -1)
    330 		return -1;
    331 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    332 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    333 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    334 		return -1;
    335 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    336 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    337 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    338 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    339 	if (pte & PTE_NX)
    340 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    341 	if (pte & PTE_PS) {
    342 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    343 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    344 		return 0;
    345 	}
    346 
    347 	/* Parse L2. */
    348 	L2gpa = (pte & PTE_FRAME);
    349 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva, &pageprot) == -1)
    350 		return -1;
    351 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    352 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    353 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    354 		return -1;
    355 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    356 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    357 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    358 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    359 	if (pte & PTE_NX)
    360 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    361 	if (pte & PTE_PS) {
    362 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    363 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    364 		return 0;
    365 	}
    366 
    367 	/* Parse L1. */
    368 	L1gpa = (pte & PTE_FRAME);
    369 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva, &pageprot) == -1)
    370 		return -1;
    371 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    372 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    373 	if ((pte & PTE_P) == 0)
    374 		return -1;
    375 	if ((pte & PTE_U) == 0)
    376 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    377 	if ((pte & PTE_W) == 0)
    378 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    379 	if (pte & PTE_NX)
    380 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    381 	if (pte & PTE_PS)
    382 		return -1;
    383 
    384 	*gpa = (pte & PTE_FRAME);
    385 	return 0;
    386 }
    387 
    388 static inline int
    389 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    390     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    391 {
    392 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    393 	uint64_t cr3;
    394 	size_t off;
    395 	int ret;
    396 
    397 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    398 		/* No paging. */
    399 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    400 		*gpa = gva;
    401 		return 0;
    402 	}
    403 
    404 	off = (gva & PAGE_MASK);
    405 	gva &= ~PAGE_MASK;
    406 
    407 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    408 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    409 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    410 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    411 
    412 	if (is_pae && is_lng) {
    413 		/* 64bit */
    414 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    415 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    416 		/* 32bit PAE */
    417 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    418 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    419 		/* 32bit */
    420 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    421 	} else {
    422 		ret = -1;
    423 	}
    424 
    425 	if (ret == -1) {
    426 		errno = EFAULT;
    427 	}
    428 
    429 	*gpa = *gpa + off;
    430 
    431 	return ret;
    432 }
    433 
    434 int
    435 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    436     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    437 {
    438 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    439 	int ret;
    440 
    441 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    442 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    443 	if (ret == -1)
    444 		return -1;
    445 
    446 	return x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, gpa, prot);
    447 }
    448 
    449 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    450 
    451 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
    452 	do {			\
    453 		errno = EINVAL;	\
    454 		return -1;	\
    455 	} while (0);
    456 
    457 static inline bool
    458 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    459 {
    460 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LMA) != 0;
    461 }
    462 
    463 static inline bool
    464 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    465 {
    466 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l != 0);
    467 }
    468 
    469 static inline bool
    470 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    471 {
    472 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    473 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 1);
    474 }
    475 
    476 static inline bool
    477 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    478 {
    479 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.l == 0) &&
    480 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def == 0);
    481 }
    482 
    483 static int
    484 segment_check(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t gva, size_t size)
    485 {
    486 	uint64_t limit;
    487 
    488 	/*
    489 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    490 	 * tiring.
    491 	 */
    492 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    493 		goto error;
    494 	}
    495 
    496 	limit = (uint64_t)seg->limit + 1;
    497 	if (__predict_true(seg->attrib.g)) {
    498 		limit *= PAGE_SIZE;
    499 	}
    500 
    501 	if (__predict_false(gva + size > limit)) {
    502 		goto error;
    503 	}
    504 
    505 	return 0;
    506 
    507 error:
    508 	errno = EFAULT;
    509 	return -1;
    510 }
    511 
    512 static inline void
    513 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva)
    514 {
    515 	*gva += seg->base;
    516 }
    517 
    518 static inline uint64_t
    519 size_to_mask(size_t size)
    520 {
    521 	switch (size) {
    522 	case 1:
    523 		return 0x00000000000000FF;
    524 	case 2:
    525 		return 0x000000000000FFFF;
    526 	case 4:
    527 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    528 	case 8:
    529 	default:
    530 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    531 	}
    532 }
    533 
    534 static uint64_t
    535 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    536 {
    537 	uint64_t mask, cnt;
    538 
    539 	mask = size_to_mask(adsize);
    540 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    541 
    542 	return cnt;
    543 }
    544 
    545 static void
    546 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    547 {
    548 	uint64_t mask;
    549 
    550 	/* XXX: should we zero-extend? */
    551 	mask = size_to_mask(adsize);
    552 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    553 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    554 }
    555 
    556 static int
    557 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    558     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    559 {
    560 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    561 	struct nvmm_mem mem;
    562 	nvmm_prot_t prot;
    563 	gpaddr_t gpa;
    564 	uintptr_t hva;
    565 	bool is_mmio;
    566 	int ret, remain;
    567 
    568 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    569 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    570 		return -1;
    571 	}
    572 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    573 		errno = EFAULT;
    574 		return -1;
    575 	}
    576 
    577 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    578 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    579 	} else {
    580 		remain = 0;
    581 	}
    582 	size -= remain;
    583 
    584 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    585 	is_mmio = (ret == -1);
    586 
    587 	if (is_mmio) {
    588 		mem.mach = mach;
    589 		mem.vcpu = vcpu;
    590 		mem.data = data;
    591 		mem.gpa = gpa;
    592 		mem.write = false;
    593 		mem.size = size;
    594 		(*vcpu->cbs.mem)(&mem);
    595 	} else {
    596 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    597 			errno = EFAULT;
    598 			return -1;
    599 		}
    600 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    601 	}
    602 
    603 	if (remain > 0) {
    604 		ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva + size,
    605 		    data + size, remain);
    606 	} else {
    607 		ret = 0;
    608 	}
    609 
    610 	return ret;
    611 }
    612 
    613 static int
    614 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    615     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    616 {
    617 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    618 	struct nvmm_mem mem;
    619 	nvmm_prot_t prot;
    620 	gpaddr_t gpa;
    621 	uintptr_t hva;
    622 	bool is_mmio;
    623 	int ret, remain;
    624 
    625 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    626 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    627 		return -1;
    628 	}
    629 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    630 		errno = EFAULT;
    631 		return -1;
    632 	}
    633 
    634 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    635 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    636 	} else {
    637 		remain = 0;
    638 	}
    639 	size -= remain;
    640 
    641 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva, &prot);
    642 	is_mmio = (ret == -1);
    643 
    644 	if (is_mmio) {
    645 		mem.mach = mach;
    646 		mem.vcpu = vcpu;
    647 		mem.data = data;
    648 		mem.gpa = gpa;
    649 		mem.write = true;
    650 		mem.size = size;
    651 		(*vcpu->cbs.mem)(&mem);
    652 	} else {
    653 		if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    654 			errno = EFAULT;
    655 			return -1;
    656 		}
    657 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    658 	}
    659 
    660 	if (remain > 0) {
    661 		ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva + size,
    662 		    data + size, remain);
    663 	} else {
    664 		ret = 0;
    665 	}
    666 
    667 	return ret;
    668 }
    669 
    670 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    671 
    672 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_vcpu *);
    673 
    674 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    675 
    676 static int
    677 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
    678     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    679 {
    680 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    681 	size_t i, iosize, iocnt;
    682 	int ret;
    683 
    684 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    685 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    686 	iocnt = iosize / io->size;
    687 
    688 	io->data = iobuf;
    689 
    690 	if (!io->in) {
    691 		ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, iobuf, iosize);
    692 		if (ret == -1)
    693 			return -1;
    694 	}
    695 
    696 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    697 		(*vcpu->cbs.io)(io);
    698 		io->data += io->size;
    699 	}
    700 
    701 	if (io->in) {
    702 		ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, iobuf, iosize);
    703 		if (ret == -1)
    704 			return -1;
    705 	}
    706 
    707 	return iocnt;
    708 }
    709 
    710 int
    711 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
    712 {
    713 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
    714 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
    715 	struct nvmm_io io;
    716 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    717 	uint8_t iobuf[8];
    718 	int iocnt = 1;
    719 	gvaddr_t gva = 0; /* GCC */
    720 	int reg = 0; /* GCC */
    721 	int ret, seg;
    722 	bool psld = false;
    723 
    724 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_IO)) {
    725 		errno = EINVAL;
    726 		return -1;
    727 	}
    728 
    729 	io.mach = mach;
    730 	io.vcpu = vcpu;
    731 	io.port = exit->u.io.port;
    732 	io.in = exit->u.io.in;
    733 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    734 	io.data = iobuf;
    735 
    736 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
    737 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    738 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    739 	if (ret == -1)
    740 		return -1;
    741 
    742 	if (exit->u.io.rep) {
    743 		cnt = rep_get_cnt(state, exit->u.io.address_size);
    744 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    745 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    746 			goto out;
    747 		}
    748 	}
    749 
    750 	if (__predict_false(state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    751 		psld = true;
    752 	}
    753 
    754 	/*
    755 	 * Determine GVA.
    756 	 */
    757 	if (exit->u.io.str) {
    758 		if (io.in) {
    759 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    760 		} else {
    761 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    762 		}
    763 
    764 		gva = state->gprs[reg];
    765 		gva &= size_to_mask(exit->u.io.address_size);
    766 
    767 		if (exit->u.io.seg != -1) {
    768 			seg = exit->u.io.seg;
    769 		} else {
    770 			if (io.in) {
    771 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    772 			} else {
    773 				seg = fetch_segment(mach, vcpu);
    774 				if (seg == -1)
    775 					return -1;
    776 			}
    777 		}
    778 
    779 		if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
    780 			if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
    781 				segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    782 			}
    783 		} else {
    784 			ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, io.size);
    785 			if (ret == -1)
    786 				return -1;
    787 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
    788 		}
    789 
    790 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    791 			iocnt = assist_io_batch(mach, vcpu, &io, gva, cnt);
    792 			if (iocnt == -1)
    793 				return -1;
    794 			goto done;
    795 		}
    796 	}
    797 
    798 	if (!io.in) {
    799 		if (!exit->u.io.str) {
    800 			memcpy(io.data, &state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    801 		} else {
    802 			ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, io.data,
    803 			    io.size);
    804 			if (ret == -1)
    805 				return -1;
    806 		}
    807 	}
    808 
    809 	(*vcpu->cbs.io)(&io);
    810 
    811 	if (io.in) {
    812 		if (!exit->u.io.str) {
    813 			memcpy(&state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    814 			if (io.size == 4) {
    815 				/* Zero-extend to 64 bits. */
    816 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RAX] &= size_to_mask(4);
    817 			}
    818 		} else {
    819 			ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, io.data,
    820 			    io.size);
    821 			if (ret == -1)
    822 				return -1;
    823 		}
    824 	}
    825 
    826 done:
    827 	if (exit->u.io.str) {
    828 		if (__predict_false(psld)) {
    829 			state->gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    830 		} else {
    831 			state->gprs[reg] += iocnt * io.size;
    832 		}
    833 	}
    834 
    835 	if (exit->u.io.rep) {
    836 		cnt -= iocnt;
    837 		rep_set_cnt(state, exit->u.io.address_size, cnt);
    838 		if (cnt == 0) {
    839 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    840 		}
    841 	} else {
    842 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    843 	}
    844 
    845 out:
    846 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    847 	if (ret == -1)
    848 		return -1;
    849 
    850 	return 0;
    851 }
    852 
    853 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    854 
    855 struct x86_emul {
    856 	bool readreg;
    857 	bool backprop;
    858 	bool notouch;
    859 	void (*func)(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    860 };
    861 
    862 static void x86_func_or(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    863 static void x86_func_and(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    864 static void x86_func_xchg(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    865 static void x86_func_sub(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    866 static void x86_func_xor(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    867 static void x86_func_cmp(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    868 static void x86_func_test(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    869 static void x86_func_mov(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    870 static void x86_func_stos(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    871 static void x86_func_lods(struct nvmm_vcpu *, struct nvmm_mem *, uint64_t *);
    872 
    873 static const struct x86_emul x86_emul_or = {
    874 	.readreg = true,
    875 	.func = x86_func_or
    876 };
    877 
    878 static const struct x86_emul x86_emul_and = {
    879 	.readreg = true,
    880 	.func = x86_func_and
    881 };
    882 
    883 static const struct x86_emul x86_emul_xchg = {
    884 	.readreg = true,
    885 	.backprop = true,
    886 	.func = x86_func_xchg
    887 };
    888 
    889 static const struct x86_emul x86_emul_sub = {
    890 	.readreg = true,
    891 	.func = x86_func_sub
    892 };
    893 
    894 static const struct x86_emul x86_emul_xor = {
    895 	.readreg = true,
    896 	.func = x86_func_xor
    897 };
    898 
    899 static const struct x86_emul x86_emul_cmp = {
    900 	.notouch = true,
    901 	.func = x86_func_cmp
    902 };
    903 
    904 static const struct x86_emul x86_emul_test = {
    905 	.notouch = true,
    906 	.func = x86_func_test
    907 };
    908 
    909 static const struct x86_emul x86_emul_mov = {
    910 	.func = x86_func_mov
    911 };
    912 
    913 static const struct x86_emul x86_emul_stos = {
    914 	.func = x86_func_stos
    915 };
    916 
    917 static const struct x86_emul x86_emul_lods = {
    918 	.func = x86_func_lods
    919 };
    920 
    921 /* Legacy prefixes. */
    922 #define LEG_LOCK	0xF0
    923 #define LEG_REPN	0xF2
    924 #define LEG_REP		0xF3
    925 #define LEG_OVR_CS	0x2E
    926 #define LEG_OVR_SS	0x36
    927 #define LEG_OVR_DS	0x3E
    928 #define LEG_OVR_ES	0x26
    929 #define LEG_OVR_FS	0x64
    930 #define LEG_OVR_GS	0x65
    931 #define LEG_OPR_OVR	0x66
    932 #define LEG_ADR_OVR	0x67
    933 
    934 struct x86_legpref {
    935 	bool opr_ovr:1;
    936 	bool adr_ovr:1;
    937 	bool rep:1;
    938 	bool repn:1;
    939 	bool repe:1;
    940 	int8_t seg;
    941 };
    942 
    943 struct x86_rexpref {
    944 	bool b:1;
    945 	bool x:1;
    946 	bool r:1;
    947 	bool w:1;
    948 	bool present:1;
    949 };
    950 
    951 struct x86_reg {
    952 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    953 	uint64_t mask;
    954 };
    955 
    956 struct x86_dualreg {
    957 	int reg1;
    958 	int reg2;
    959 };
    960 
    961 enum x86_disp_type {
    962 	DISP_NONE,
    963 	DISP_0,
    964 	DISP_1,
    965 	DISP_2,
    966 	DISP_4
    967 };
    968 
    969 struct x86_disp {
    970 	enum x86_disp_type type;
    971 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    972 };
    973 
    974 struct x86_regmodrm {
    975 	uint8_t mod:2;
    976 	uint8_t reg:3;
    977 	uint8_t rm:3;
    978 };
    979 
    980 struct x86_immediate {
    981 	uint64_t data;
    982 };
    983 
    984 struct x86_sib {
    985 	uint8_t scale;
    986 	const struct x86_reg *idx;
    987 	const struct x86_reg *bas;
    988 };
    989 
    990 enum x86_store_type {
    991 	STORE_NONE,
    992 	STORE_REG,
    993 	STORE_DUALREG,
    994 	STORE_IMM,
    995 	STORE_SIB,
    996 	STORE_DMO
    997 };
    998 
    999 struct x86_store {
   1000 	enum x86_store_type type;
   1001 	union {
   1002 		const struct x86_reg *reg;
   1003 		struct x86_dualreg dualreg;
   1004 		struct x86_immediate imm;
   1005 		struct x86_sib sib;
   1006 		uint64_t dmo;
   1007 	} u;
   1008 	struct x86_disp disp;
   1009 	int hardseg;
   1010 };
   1011 
   1012 struct x86_instr {
   1013 	uint8_t len;
   1014 	struct x86_legpref legpref;
   1015 	struct x86_rexpref rexpref;
   1016 	struct x86_regmodrm regmodrm;
   1017 	uint8_t operand_size;
   1018 	uint8_t address_size;
   1019 	uint64_t zeroextend_mask;
   1020 
   1021 	const struct x86_opcode *opcode;
   1022 	const struct x86_emul *emul;
   1023 
   1024 	struct x86_store src;
   1025 	struct x86_store dst;
   1026 	struct x86_store *strm;
   1027 };
   1028 
   1029 struct x86_decode_fsm {
   1030 	/* vcpu */
   1031 	bool is64bit;
   1032 	bool is32bit;
   1033 	bool is16bit;
   1034 
   1035 	/* fsm */
   1036 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
   1037 	uint8_t *buf;
   1038 	uint8_t *end;
   1039 };
   1040 
   1041 struct x86_opcode {
   1042 	bool valid:1;
   1043 	bool regmodrm:1;
   1044 	bool regtorm:1;
   1045 	bool dmo:1;
   1046 	bool todmo:1;
   1047 	bool movs:1;
   1048 	bool cmps:1;
   1049 	bool stos:1;
   1050 	bool lods:1;
   1051 	bool szoverride:1;
   1052 	bool group1:1;
   1053 	bool group3:1;
   1054 	bool group11:1;
   1055 	bool immediate:1;
   1056 	uint8_t defsize;
   1057 	uint8_t flags;
   1058 	const struct x86_emul *emul;
   1059 };
   1060 
   1061 struct x86_group_entry {
   1062 	const struct x86_emul *emul;
   1063 };
   1064 
   1065 #define OPSIZE_BYTE 0x01
   1066 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1067 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1068 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1069 
   1070 #define FLAG_imm8	0x01
   1071 #define FLAG_immz	0x02
   1072 #define FLAG_ze		0x04
   1073 
   1074 static const struct x86_group_entry group1[8] __cacheline_aligned = {
   1075 	[1] = { .emul = &x86_emul_or },
   1076 	[4] = { .emul = &x86_emul_and },
   1077 	[6] = { .emul = &x86_emul_xor },
   1078 	[7] = { .emul = &x86_emul_cmp }
   1079 };
   1080 
   1081 static const struct x86_group_entry group3[8] __cacheline_aligned = {
   1082 	[0] = { .emul = &x86_emul_test },
   1083 	[1] = { .emul = &x86_emul_test }
   1084 };
   1085 
   1086 static const struct x86_group_entry group11[8] __cacheline_aligned = {
   1087 	[0] = { .emul = &x86_emul_mov }
   1088 };
   1089 
   1090 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1091 	/*
   1092 	 * Group1
   1093 	 */
   1094 	[0x80] = {
   1095 		/* Eb, Ib */
   1096 		.valid = true,
   1097 		.regmodrm = true,
   1098 		.regtorm = true,
   1099 		.szoverride = false,
   1100 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1101 		.group1 = true,
   1102 		.immediate = true,
   1103 		.emul = NULL /* group1 */
   1104 	},
   1105 	[0x81] = {
   1106 		/* Ev, Iz */
   1107 		.valid = true,
   1108 		.regmodrm = true,
   1109 		.regtorm = true,
   1110 		.szoverride = true,
   1111 		.defsize = -1,
   1112 		.group1 = true,
   1113 		.immediate = true,
   1114 		.flags = FLAG_immz,
   1115 		.emul = NULL /* group1 */
   1116 	},
   1117 	[0x83] = {
   1118 		/* Ev, Ib */
   1119 		.valid = true,
   1120 		.regmodrm = true,
   1121 		.regtorm = true,
   1122 		.szoverride = true,
   1123 		.defsize = -1,
   1124 		.group1 = true,
   1125 		.immediate = true,
   1126 		.flags = FLAG_imm8,
   1127 		.emul = NULL /* group1 */
   1128 	},
   1129 
   1130 	/*
   1131 	 * Group3
   1132 	 */
   1133 	[0xF6] = {
   1134 		/* Eb, Ib */
   1135 		.valid = true,
   1136 		.regmodrm = true,
   1137 		.regtorm = true,
   1138 		.szoverride = false,
   1139 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1140 		.group3 = true,
   1141 		.immediate = true,
   1142 		.emul = NULL /* group3 */
   1143 	},
   1144 	[0xF7] = {
   1145 		/* Ev, Iz */
   1146 		.valid = true,
   1147 		.regmodrm = true,
   1148 		.regtorm = true,
   1149 		.szoverride = true,
   1150 		.defsize = -1,
   1151 		.group3 = true,
   1152 		.immediate = true,
   1153 		.flags = FLAG_immz,
   1154 		.emul = NULL /* group3 */
   1155 	},
   1156 
   1157 	/*
   1158 	 * Group11
   1159 	 */
   1160 	[0xC6] = {
   1161 		/* Eb, Ib */
   1162 		.valid = true,
   1163 		.regmodrm = true,
   1164 		.regtorm = true,
   1165 		.szoverride = false,
   1166 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1167 		.group11 = true,
   1168 		.immediate = true,
   1169 		.emul = NULL /* group11 */
   1170 	},
   1171 	[0xC7] = {
   1172 		/* Ev, Iz */
   1173 		.valid = true,
   1174 		.regmodrm = true,
   1175 		.regtorm = true,
   1176 		.szoverride = true,
   1177 		.defsize = -1,
   1178 		.group11 = true,
   1179 		.immediate = true,
   1180 		.flags = FLAG_immz,
   1181 		.emul = NULL /* group11 */
   1182 	},
   1183 
   1184 	/*
   1185 	 * OR
   1186 	 */
   1187 	[0x08] = {
   1188 		/* Eb, Gb */
   1189 		.valid = true,
   1190 		.regmodrm = true,
   1191 		.regtorm = true,
   1192 		.szoverride = false,
   1193 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1194 		.emul = &x86_emul_or
   1195 	},
   1196 	[0x09] = {
   1197 		/* Ev, Gv */
   1198 		.valid = true,
   1199 		.regmodrm = true,
   1200 		.regtorm = true,
   1201 		.szoverride = true,
   1202 		.defsize = -1,
   1203 		.emul = &x86_emul_or
   1204 	},
   1205 	[0x0A] = {
   1206 		/* Gb, Eb */
   1207 		.valid = true,
   1208 		.regmodrm = true,
   1209 		.regtorm = false,
   1210 		.szoverride = false,
   1211 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1212 		.emul = &x86_emul_or
   1213 	},
   1214 	[0x0B] = {
   1215 		/* Gv, Ev */
   1216 		.valid = true,
   1217 		.regmodrm = true,
   1218 		.regtorm = false,
   1219 		.szoverride = true,
   1220 		.defsize = -1,
   1221 		.emul = &x86_emul_or
   1222 	},
   1223 
   1224 	/*
   1225 	 * AND
   1226 	 */
   1227 	[0x20] = {
   1228 		/* Eb, Gb */
   1229 		.valid = true,
   1230 		.regmodrm = true,
   1231 		.regtorm = true,
   1232 		.szoverride = false,
   1233 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1234 		.emul = &x86_emul_and
   1235 	},
   1236 	[0x21] = {
   1237 		/* Ev, Gv */
   1238 		.valid = true,
   1239 		.regmodrm = true,
   1240 		.regtorm = true,
   1241 		.szoverride = true,
   1242 		.defsize = -1,
   1243 		.emul = &x86_emul_and
   1244 	},
   1245 	[0x22] = {
   1246 		/* Gb, Eb */
   1247 		.valid = true,
   1248 		.regmodrm = true,
   1249 		.regtorm = false,
   1250 		.szoverride = false,
   1251 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1252 		.emul = &x86_emul_and
   1253 	},
   1254 	[0x23] = {
   1255 		/* Gv, Ev */
   1256 		.valid = true,
   1257 		.regmodrm = true,
   1258 		.regtorm = false,
   1259 		.szoverride = true,
   1260 		.defsize = -1,
   1261 		.emul = &x86_emul_and
   1262 	},
   1263 
   1264 	/*
   1265 	 * SUB
   1266 	 */
   1267 	[0x28] = {
   1268 		/* Eb, Gb */
   1269 		.valid = true,
   1270 		.regmodrm = true,
   1271 		.regtorm = true,
   1272 		.szoverride = false,
   1273 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1274 		.emul = &x86_emul_sub
   1275 	},
   1276 	[0x29] = {
   1277 		/* Ev, Gv */
   1278 		.valid = true,
   1279 		.regmodrm = true,
   1280 		.regtorm = true,
   1281 		.szoverride = true,
   1282 		.defsize = -1,
   1283 		.emul = &x86_emul_sub
   1284 	},
   1285 	[0x2A] = {
   1286 		/* Gb, Eb */
   1287 		.valid = true,
   1288 		.regmodrm = true,
   1289 		.regtorm = false,
   1290 		.szoverride = false,
   1291 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1292 		.emul = &x86_emul_sub
   1293 	},
   1294 	[0x2B] = {
   1295 		/* Gv, Ev */
   1296 		.valid = true,
   1297 		.regmodrm = true,
   1298 		.regtorm = false,
   1299 		.szoverride = true,
   1300 		.defsize = -1,
   1301 		.emul = &x86_emul_sub
   1302 	},
   1303 
   1304 	/*
   1305 	 * XOR
   1306 	 */
   1307 	[0x30] = {
   1308 		/* Eb, Gb */
   1309 		.valid = true,
   1310 		.regmodrm = true,
   1311 		.regtorm = true,
   1312 		.szoverride = false,
   1313 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1314 		.emul = &x86_emul_xor
   1315 	},
   1316 	[0x31] = {
   1317 		/* Ev, Gv */
   1318 		.valid = true,
   1319 		.regmodrm = true,
   1320 		.regtorm = true,
   1321 		.szoverride = true,
   1322 		.defsize = -1,
   1323 		.emul = &x86_emul_xor
   1324 	},
   1325 	[0x32] = {
   1326 		/* Gb, Eb */
   1327 		.valid = true,
   1328 		.regmodrm = true,
   1329 		.regtorm = false,
   1330 		.szoverride = false,
   1331 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1332 		.emul = &x86_emul_xor
   1333 	},
   1334 	[0x33] = {
   1335 		/* Gv, Ev */
   1336 		.valid = true,
   1337 		.regmodrm = true,
   1338 		.regtorm = false,
   1339 		.szoverride = true,
   1340 		.defsize = -1,
   1341 		.emul = &x86_emul_xor
   1342 	},
   1343 
   1344 	/*
   1345 	 * XCHG
   1346 	 */
   1347 	[0x86] = {
   1348 		/* Eb, Gb */
   1349 		.valid = true,
   1350 		.regmodrm = true,
   1351 		.regtorm = true,
   1352 		.szoverride = false,
   1353 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1354 		.emul = &x86_emul_xchg
   1355 	},
   1356 	[0x87] = {
   1357 		/* Ev, Gv */
   1358 		.valid = true,
   1359 		.regmodrm = true,
   1360 		.regtorm = true,
   1361 		.szoverride = true,
   1362 		.defsize = -1,
   1363 		.emul = &x86_emul_xchg
   1364 	},
   1365 
   1366 	/*
   1367 	 * MOV
   1368 	 */
   1369 	[0x88] = {
   1370 		/* Eb, Gb */
   1371 		.valid = true,
   1372 		.regmodrm = true,
   1373 		.regtorm = true,
   1374 		.szoverride = false,
   1375 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1376 		.emul = &x86_emul_mov
   1377 	},
   1378 	[0x89] = {
   1379 		/* Ev, Gv */
   1380 		.valid = true,
   1381 		.regmodrm = true,
   1382 		.regtorm = true,
   1383 		.szoverride = true,
   1384 		.defsize = -1,
   1385 		.emul = &x86_emul_mov
   1386 	},
   1387 	[0x8A] = {
   1388 		/* Gb, Eb */
   1389 		.valid = true,
   1390 		.regmodrm = true,
   1391 		.regtorm = false,
   1392 		.szoverride = false,
   1393 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1394 		.emul = &x86_emul_mov
   1395 	},
   1396 	[0x8B] = {
   1397 		/* Gv, Ev */
   1398 		.valid = true,
   1399 		.regmodrm = true,
   1400 		.regtorm = false,
   1401 		.szoverride = true,
   1402 		.defsize = -1,
   1403 		.emul = &x86_emul_mov
   1404 	},
   1405 	[0xA0] = {
   1406 		/* AL, Ob */
   1407 		.valid = true,
   1408 		.dmo = true,
   1409 		.todmo = false,
   1410 		.szoverride = false,
   1411 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1412 		.emul = &x86_emul_mov
   1413 	},
   1414 	[0xA1] = {
   1415 		/* rAX, Ov */
   1416 		.valid = true,
   1417 		.dmo = true,
   1418 		.todmo = false,
   1419 		.szoverride = true,
   1420 		.defsize = -1,
   1421 		.emul = &x86_emul_mov
   1422 	},
   1423 	[0xA2] = {
   1424 		/* Ob, AL */
   1425 		.valid = true,
   1426 		.dmo = true,
   1427 		.todmo = true,
   1428 		.szoverride = false,
   1429 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1430 		.emul = &x86_emul_mov
   1431 	},
   1432 	[0xA3] = {
   1433 		/* Ov, rAX */
   1434 		.valid = true,
   1435 		.dmo = true,
   1436 		.todmo = true,
   1437 		.szoverride = true,
   1438 		.defsize = -1,
   1439 		.emul = &x86_emul_mov
   1440 	},
   1441 
   1442 	/*
   1443 	 * MOVS
   1444 	 */
   1445 	[0xA4] = {
   1446 		/* Yb, Xb */
   1447 		.valid = true,
   1448 		.movs = true,
   1449 		.szoverride = false,
   1450 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1451 		.emul = NULL
   1452 	},
   1453 	[0xA5] = {
   1454 		/* Yv, Xv */
   1455 		.valid = true,
   1456 		.movs = true,
   1457 		.szoverride = true,
   1458 		.defsize = -1,
   1459 		.emul = NULL
   1460 	},
   1461 
   1462 	/*
   1463 	 * CMPS
   1464 	 */
   1465 	[0xA6] = {
   1466 		/* Yb, Xb */
   1467 		.valid = true,
   1468 		.cmps = true,
   1469 		.szoverride = false,
   1470 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1471 		.emul = NULL
   1472 	},
   1473 	[0xA7] = {
   1474 		/* Yv, Xv */
   1475 		.valid = true,
   1476 		.cmps = true,
   1477 		.szoverride = true,
   1478 		.defsize = -1,
   1479 		.emul = NULL
   1480 	},
   1481 
   1482 	/*
   1483 	 * STOS
   1484 	 */
   1485 	[0xAA] = {
   1486 		/* Yb, AL */
   1487 		.valid = true,
   1488 		.stos = true,
   1489 		.szoverride = false,
   1490 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1491 		.emul = &x86_emul_stos
   1492 	},
   1493 	[0xAB] = {
   1494 		/* Yv, rAX */
   1495 		.valid = true,
   1496 		.stos = true,
   1497 		.szoverride = true,
   1498 		.defsize = -1,
   1499 		.emul = &x86_emul_stos
   1500 	},
   1501 
   1502 	/*
   1503 	 * LODS
   1504 	 */
   1505 	[0xAC] = {
   1506 		/* AL, Xb */
   1507 		.valid = true,
   1508 		.lods = true,
   1509 		.szoverride = false,
   1510 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1511 		.emul = &x86_emul_lods
   1512 	},
   1513 	[0xAD] = {
   1514 		/* rAX, Xv */
   1515 		.valid = true,
   1516 		.lods = true,
   1517 		.szoverride = true,
   1518 		.defsize = -1,
   1519 		.emul = &x86_emul_lods
   1520 	},
   1521 };
   1522 
   1523 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[256] __cacheline_aligned = {
   1524 	/*
   1525 	 * MOVZX
   1526 	 */
   1527 	[0xB6] = {
   1528 		/* Gv, Eb */
   1529 		.valid = true,
   1530 		.regmodrm = true,
   1531 		.regtorm = false,
   1532 		.szoverride = true,
   1533 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1534 		.flags = FLAG_ze,
   1535 		.emul = &x86_emul_mov
   1536 	},
   1537 	[0xB7] = {
   1538 		/* Gv, Ew */
   1539 		.valid = true,
   1540 		.regmodrm = true,
   1541 		.regtorm = false,
   1542 		.szoverride = true,
   1543 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1544 		.flags = FLAG_ze,
   1545 		.emul = &x86_emul_mov
   1546 	},
   1547 };
   1548 
   1549 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1550 
   1551 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1552 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] __cacheline_aligned = {
   1553 	[false] = {
   1554 		/* No REX prefix. */
   1555 		[0b00] = {
   1556 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1557 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1558 			[2] = { -1, 0 },
   1559 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1560 			[4] = { -1, 0 },
   1561 			[5] = { -1, 0 },
   1562 			[6] = { -1, 0 },
   1563 			[7] = { -1, 0 },
   1564 		},
   1565 		[0b01] = {
   1566 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1567 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1568 			[2] = { -1, 0 },
   1569 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1570 			[4] = { -1, 0 },
   1571 			[5] = { -1, 0 },
   1572 			[6] = { -1, 0 },
   1573 			[7] = { -1, 0 },
   1574 		},
   1575 		[0b10] = {
   1576 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1577 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1578 			[2] = { -1, 0 },
   1579 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1580 			[4] = { -1, 0 },
   1581 			[5] = { -1, 0 },
   1582 			[6] = { -1, 0 },
   1583 			[7] = { -1, 0 },
   1584 		},
   1585 		[0b11] = {
   1586 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1587 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1588 			[2] = { -1, 0 },
   1589 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1590 			[4] = { -1, 0 },
   1591 			[5] = { -1, 0 },
   1592 			[6] = { -1, 0 },
   1593 			[7] = { -1, 0 },
   1594 		}
   1595 	},
   1596 	[true] = {
   1597 		/* Has REX prefix. */
   1598 		[0b00] = {
   1599 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1600 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1601 			[2] = { -1, 0 },
   1602 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1603 			[4] = { -1, 0 },
   1604 			[5] = { -1, 0 },
   1605 			[6] = { -1, 0 },
   1606 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1607 		},
   1608 		[0b01] = {
   1609 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1610 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1611 			[2] = { -1, 0 },
   1612 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1613 			[4] = { -1, 0 },
   1614 			[5] = { -1, 0 },
   1615 			[6] = { -1, 0 },
   1616 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1617 		},
   1618 		[0b10] = {
   1619 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1620 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1621 			[2] = { -1, 0 },
   1622 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1623 			[4] = { -1, 0 },
   1624 			[5] = { -1, 0 },
   1625 			[6] = { -1, 0 },
   1626 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1627 		},
   1628 		[0b11] = {
   1629 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1630 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1631 			[2] = { -1, 0 },
   1632 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1633 			[4] = { -1, 0 },
   1634 			[5] = { -1, 0 },
   1635 			[6] = { -1, 0 },
   1636 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1637 		}
   1638 	}
   1639 };
   1640 
   1641 /* [depends][enc][size] */
   1642 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] __cacheline_aligned = {
   1643 	[false] = {
   1644 		/* Not extended. */
   1645 		[0b000] = {
   1646 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1647 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1648 			[2] = { -1, 0 },
   1649 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1650 			[4] = { -1, 0 },
   1651 			[5] = { -1, 0 },
   1652 			[6] = { -1, 0 },
   1653 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RAX */
   1654 		},
   1655 		[0b001] = {
   1656 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1657 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1658 			[2] = { -1, 0 },
   1659 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1660 			[4] = { -1, 0 },
   1661 			[5] = { -1, 0 },
   1662 			[6] = { -1, 0 },
   1663 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RCX */
   1664 		},
   1665 		[0b010] = {
   1666 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1667 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1668 			[2] = { -1, 0 },
   1669 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1670 			[4] = { -1, 0 },
   1671 			[5] = { -1, 0 },
   1672 			[6] = { -1, 0 },
   1673 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDX */
   1674 		},
   1675 		[0b011] = {
   1676 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1677 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1678 			[2] = { -1, 0 },
   1679 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1680 			[4] = { -1, 0 },
   1681 			[5] = { -1, 0 },
   1682 			[6] = { -1, 0 },
   1683 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBX */
   1684 		},
   1685 		[0b100] = {
   1686 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1687 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1688 			[2] = { -1, 0 },
   1689 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1690 			[4] = { -1, 0 },
   1691 			[5] = { -1, 0 },
   1692 			[6] = { -1, 0 },
   1693 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1694 		},
   1695 		[0b101] = {
   1696 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1697 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1698 			[2] = { -1, 0 },
   1699 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1700 			[4] = { -1, 0 },
   1701 			[5] = { -1, 0 },
   1702 			[6] = { -1, 0 },
   1703 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1704 		},
   1705 		[0b110] = {
   1706 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1707 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1708 			[2] = { -1, 0 },
   1709 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1710 			[4] = { -1, 0 },
   1711 			[5] = { -1, 0 },
   1712 			[6] = { -1, 0 },
   1713 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1714 		},
   1715 		[0b111] = {
   1716 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1717 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1718 			[2] = { -1, 0 },
   1719 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1720 			[4] = { -1, 0 },
   1721 			[5] = { -1, 0 },
   1722 			[6] = { -1, 0 },
   1723 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1724 		},
   1725 	},
   1726 	[true] = {
   1727 		/* Extended. */
   1728 		[0b000] = {
   1729 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1730 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1731 			[2] = { -1, 0 },
   1732 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1733 			[4] = { -1, 0 },
   1734 			[5] = { -1, 0 },
   1735 			[6] = { -1, 0 },
   1736 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R8 */
   1737 		},
   1738 		[0b001] = {
   1739 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1740 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1741 			[2] = { -1, 0 },
   1742 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1743 			[4] = { -1, 0 },
   1744 			[5] = { -1, 0 },
   1745 			[6] = { -1, 0 },
   1746 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R9 */
   1747 		},
   1748 		[0b010] = {
   1749 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1750 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1751 			[2] = { -1, 0 },
   1752 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1753 			[4] = { -1, 0 },
   1754 			[5] = { -1, 0 },
   1755 			[6] = { -1, 0 },
   1756 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R10 */
   1757 		},
   1758 		[0b011] = {
   1759 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1760 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1761 			[2] = { -1, 0 },
   1762 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1763 			[4] = { -1, 0 },
   1764 			[5] = { -1, 0 },
   1765 			[6] = { -1, 0 },
   1766 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R11 */
   1767 		},
   1768 		[0b100] = {
   1769 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1770 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1771 			[2] = { -1, 0 },
   1772 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1773 			[4] = { -1, 0 },
   1774 			[5] = { -1, 0 },
   1775 			[6] = { -1, 0 },
   1776 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R12 */
   1777 		},
   1778 		[0b101] = {
   1779 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1780 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1781 			[2] = { -1, 0 },
   1782 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1783 			[4] = { -1, 0 },
   1784 			[5] = { -1, 0 },
   1785 			[6] = { -1, 0 },
   1786 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R13 */
   1787 		},
   1788 		[0b110] = {
   1789 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1790 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1791 			[2] = { -1, 0 },
   1792 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1793 			[4] = { -1, 0 },
   1794 			[5] = { -1, 0 },
   1795 			[6] = { -1, 0 },
   1796 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R14 */
   1797 		},
   1798 		[0b111] = {
   1799 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1800 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1801 			[2] = { -1, 0 },
   1802 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1803 			[4] = { -1, 0 },
   1804 			[5] = { -1, 0 },
   1805 			[6] = { -1, 0 },
   1806 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* R15 */
   1807 		},
   1808 	}
   1809 };
   1810 
   1811 /* [enc] */
   1812 static const int gpr_dual_reg1_rm[8] __cacheline_aligned = {
   1813 	[0b000] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+SI) */
   1814 	[0b001] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX (+DI) */
   1815 	[0b010] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+SI) */
   1816 	[0b011] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP (+DI) */
   1817 	[0b100] = NVMM_X64_GPR_RSI, /* SI */
   1818 	[0b101] = NVMM_X64_GPR_RDI, /* DI */
   1819 	[0b110] = NVMM_X64_GPR_RBP, /* BP */
   1820 	[0b111] = NVMM_X64_GPR_RBX, /* BX */
   1821 };
   1822 
   1823 static int
   1824 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1825 {
   1826 	fsm->fn = NULL;
   1827 	return -1;
   1828 }
   1829 
   1830 static int
   1831 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1832 {
   1833 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1834 		return -1;
   1835 	}
   1836 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1837 	return 0;
   1838 }
   1839 
   1840 static inline void
   1841 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1842     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1843 {
   1844 	fsm->buf += n;
   1845 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1846 		fsm->fn = node_overflow;
   1847 	} else {
   1848 		fsm->fn = fn;
   1849 	}
   1850 }
   1851 
   1852 static const struct x86_reg *
   1853 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1854 {
   1855 	enc &= 0b11;
   1856 	if (regsize == 8) {
   1857 		/* May be 64bit without REX */
   1858 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1859 	}
   1860 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1861 }
   1862 
   1863 /*
   1864  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1865  * destination registers.
   1866  */
   1867 static int
   1868 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1869 {
   1870 	size_t adrsize;
   1871 
   1872 	adrsize = instr->address_size;
   1873 
   1874 	/* DS:RSI */
   1875 	instr->src.type = STORE_REG;
   1876 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1877 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1878 
   1879 	/* ES:RDI, force ES */
   1880 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1881 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1882 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1883 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1884 
   1885 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1886 
   1887 	return 0;
   1888 }
   1889 
   1890 /*
   1891  * Special node, for CMPS. Fake two displacements of zero on the source and
   1892  * destination registers.
   1893  * XXX coded as clone of movs as its similar in register usage
   1894  * XXX might be merged with node_movs()
   1895  */
   1896 static int
   1897 node_cmps(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1898 {
   1899 	size_t adrsize;
   1900 
   1901 	adrsize = instr->address_size;
   1902 
   1903 	/* DS:RSI */
   1904 	instr->src.type = STORE_REG;
   1905 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1906 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1907 
   1908 	/* ES:RDI, force ES */
   1909 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1910 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1911 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1912 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1913 
   1914 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1915 
   1916 	return 0;
   1917 }
   1918 
   1919 /*
   1920  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1921  * destination register.
   1922  */
   1923 static int
   1924 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1925 {
   1926 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1927 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1928 	size_t adrsize, regsize;
   1929 
   1930 	adrsize = instr->address_size;
   1931 	regsize = instr->operand_size;
   1932 
   1933 	if (opcode->stos) {
   1934 		streg = &instr->src;
   1935 		stlo = &instr->dst;
   1936 	} else {
   1937 		streg = &instr->dst;
   1938 		stlo = &instr->src;
   1939 	}
   1940 
   1941 	streg->type = STORE_REG;
   1942 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1943 
   1944 	stlo->type = STORE_REG;
   1945 	if (opcode->stos) {
   1946 		/* ES:RDI, force ES */
   1947 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1948 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1949 	} else {
   1950 		/* DS:RSI */
   1951 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1952 	}
   1953 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1954 
   1955 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1956 
   1957 	return 0;
   1958 }
   1959 
   1960 static int
   1961 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1962 {
   1963 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1964 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1965 	size_t adrsize, regsize;
   1966 
   1967 	adrsize = instr->address_size;
   1968 	regsize = instr->operand_size;
   1969 
   1970 	if (opcode->todmo) {
   1971 		streg = &instr->src;
   1972 		stdmo = &instr->dst;
   1973 	} else {
   1974 		streg = &instr->dst;
   1975 		stdmo = &instr->src;
   1976 	}
   1977 
   1978 	streg->type = STORE_REG;
   1979 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1980 
   1981 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1982 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1983 		return -1;
   1984 	}
   1985 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1986 
   1987 	return 0;
   1988 }
   1989 
   1990 static inline uint64_t
   1991 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1992 {
   1993 	if (size == 1) {
   1994 		if (val & __BIT(7))
   1995 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1996 	} else if (size == 2) {
   1997 		if (val & __BIT(15))
   1998 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1999 	} else if (size == 4) {
   2000 		if (val & __BIT(31))
   2001 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   2002 	}
   2003 	return val;
   2004 }
   2005 
   2006 static int
   2007 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2008 {
   2009 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2010 	struct x86_store *store;
   2011 	uint8_t immsize;
   2012 	size_t sesize = 0;
   2013 
   2014 	/* The immediate is the source */
   2015 	store = &instr->src;
   2016 	immsize = instr->operand_size;
   2017 
   2018 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   2019 		sesize = immsize;
   2020 		immsize = 1;
   2021 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   2022 		sesize = immsize;
   2023 		immsize = 4;
   2024 	}
   2025 
   2026 	store->type = STORE_IMM;
   2027 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   2028 		return -1;
   2029 	}
   2030 	fsm_advance(fsm, immsize, NULL);
   2031 
   2032 	if (sesize != 0) {
   2033 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   2034 	}
   2035 
   2036 	return 0;
   2037 }
   2038 
   2039 static int
   2040 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2041 {
   2042 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2043 	uint64_t data = 0;
   2044 	size_t n;
   2045 
   2046 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   2047 		n = 1;
   2048 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_2) {
   2049 		n = 2;
   2050 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2051 		n = 4;
   2052 	} else {
   2053 		DISASSEMBLER_BUG();
   2054 	}
   2055 
   2056 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   2057 		return -1;
   2058 	}
   2059 
   2060 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   2061 		data = sign_extend(data, n);
   2062 	}
   2063 
   2064 	instr->strm->disp.data = data;
   2065 
   2066 	if (opcode->immediate) {
   2067 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   2068 	} else {
   2069 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   2070 	}
   2071 
   2072 	return 0;
   2073 }
   2074 
   2075 /*
   2076  * Special node to handle 16bit addressing encoding, which can reference two
   2077  * registers at once.
   2078  */
   2079 static int
   2080 node_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2081 {
   2082 	int reg1, reg2;
   2083 
   2084 	reg1 = gpr_dual_reg1_rm[instr->regmodrm.rm];
   2085 
   2086 	if (instr->regmodrm.rm == 0b000 ||
   2087 	    instr->regmodrm.rm == 0b010) {
   2088 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RSI;
   2089 	} else if (instr->regmodrm.rm == 0b001 ||
   2090 	    instr->regmodrm.rm == 0b011) {
   2091 		reg2 = NVMM_X64_GPR_RDI;
   2092 	} else {
   2093 		DISASSEMBLER_BUG();
   2094 	}
   2095 
   2096 	instr->strm->type = STORE_DUALREG;
   2097 	instr->strm->u.dualreg.reg1 = reg1;
   2098 	instr->strm->u.dualreg.reg2 = reg2;
   2099 
   2100 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2101 		DISASSEMBLER_BUG();
   2102 	} else if (instr->strm->disp.type == DISP_0) {
   2103 		/* Indirect register addressing mode */
   2104 		if (instr->opcode->immediate) {
   2105 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2106 		} else {
   2107 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2108 		}
   2109 	} else {
   2110 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2111 	}
   2112 
   2113 	return 0;
   2114 }
   2115 
   2116 static const struct x86_reg *
   2117 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   2118 {
   2119 	uint8_t enc = index;
   2120 	const struct x86_reg *reg;
   2121 	size_t regsize;
   2122 
   2123 	regsize = instr->address_size;
   2124 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   2125 
   2126 	if (reg->num == -1) {
   2127 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2128 	}
   2129 
   2130 	return reg;
   2131 }
   2132 
   2133 static const struct x86_reg *
   2134 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   2135 {
   2136 	uint8_t enc = base;
   2137 	const struct x86_reg *reg;
   2138 	size_t regsize;
   2139 
   2140 	regsize = instr->address_size;
   2141 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2142 	if (reg->num == -1) {
   2143 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2144 	}
   2145 
   2146 	return reg;
   2147 }
   2148 
   2149 static int
   2150 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2151 {
   2152 	const struct x86_opcode *opcode;
   2153 	uint8_t scale, index, base;
   2154 	bool noindex, nobase;
   2155 	uint8_t byte;
   2156 
   2157 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2158 		return -1;
   2159 	}
   2160 
   2161 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2162 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2163 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2164 
   2165 	opcode = instr->opcode;
   2166 
   2167 	noindex = false;
   2168 	nobase = false;
   2169 
   2170 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   2171 		/* Special case: the index is null */
   2172 		noindex = true;
   2173 	}
   2174 
   2175 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   2176 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   2177 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   2178 		nobase = true;
   2179 	}
   2180 
   2181 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   2182 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   2183 	if (!noindex)
   2184 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   2185 	if (!nobase)
   2186 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   2187 
   2188 	/* May have a displacement, or an immediate */
   2189 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 ||
   2190 	    instr->strm->disp.type == DISP_2 ||
   2191 	    instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   2192 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2193 	} else if (opcode->immediate) {
   2194 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2195 	} else {
   2196 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2197 	}
   2198 
   2199 	return 0;
   2200 }
   2201 
   2202 static const struct x86_reg *
   2203 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2204 {
   2205 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   2206 	const struct x86_reg *reg;
   2207 	size_t regsize;
   2208 
   2209 	regsize = instr->operand_size;
   2210 
   2211 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   2212 	if (reg->num == -1) {
   2213 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2214 	}
   2215 
   2216 	return reg;
   2217 }
   2218 
   2219 static const struct x86_reg *
   2220 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   2221 {
   2222 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   2223 	const struct x86_reg *reg;
   2224 	size_t regsize;
   2225 
   2226 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2227 		regsize = instr->operand_size;
   2228 	} else {
   2229 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   2230 		regsize = instr->address_size;
   2231 	}
   2232 
   2233 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   2234 	if (reg->num == -1) {
   2235 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   2236 	}
   2237 
   2238 	return reg;
   2239 }
   2240 
   2241 static inline bool
   2242 has_sib(struct x86_instr *instr)
   2243 {
   2244 	return (instr->address_size != 2 && /* no SIB in 16bit addressing */
   2245 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2246 	    instr->regmodrm.rm == 0b100);
   2247 }
   2248 
   2249 static inline bool
   2250 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2251 {
   2252 	return (fsm->is64bit && /* RIP-relative only in 64bit mode */
   2253 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2254 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2255 }
   2256 
   2257 static inline bool
   2258 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2259 {
   2260 	return (!fsm->is64bit && /* no disp32-only in 64bit mode */
   2261 	    instr->address_size != 2 && /* no disp32-only in 16bit addressing */
   2262 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2263 	    instr->regmodrm.rm == 0b101);
   2264 }
   2265 
   2266 static inline bool
   2267 is_disp16_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2268 {
   2269 	return (instr->address_size == 2 && /* disp16-only only in 16bit addr */
   2270 	    instr->regmodrm.mod == 0b00 &&
   2271 	    instr->regmodrm.rm == 0b110);
   2272 }
   2273 
   2274 static inline bool
   2275 is_dual(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2276 {
   2277 	return (instr->address_size == 2 &&
   2278 	    instr->regmodrm.mod != 0b11 &&
   2279 	    instr->regmodrm.rm <= 0b011);
   2280 }
   2281 
   2282 static enum x86_disp_type
   2283 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2284 {
   2285 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2286 	case 0b00:	/* indirect */
   2287 		return DISP_0;
   2288 	case 0b01:	/* indirect+1 */
   2289 		return DISP_1;
   2290 	case 0b10:	/* indirect+{2,4} */
   2291 		if (__predict_false(instr->address_size == 2)) {
   2292 			return DISP_2;
   2293 		}
   2294 		return DISP_4;
   2295 	case 0b11:	/* direct */
   2296 	default:	/* llvm */
   2297 		return DISP_NONE;
   2298 	}
   2299 	__unreachable();
   2300 }
   2301 
   2302 static int
   2303 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2304 {
   2305 	struct x86_store *strg, *strm;
   2306 	const struct x86_opcode *opcode;
   2307 	const struct x86_reg *reg;
   2308 	uint8_t byte;
   2309 
   2310 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2311 		return -1;
   2312 	}
   2313 
   2314 	opcode = instr->opcode;
   2315 
   2316 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2317 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2318 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2319 
   2320 	if (opcode->regtorm) {
   2321 		strg = &instr->src;
   2322 		strm = &instr->dst;
   2323 	} else { /* RM to REG */
   2324 		strm = &instr->src;
   2325 		strg = &instr->dst;
   2326 	}
   2327 
   2328 	/* Save for later use. */
   2329 	instr->strm = strm;
   2330 
   2331 	/*
   2332 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2333 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2334 	 */
   2335 	if (opcode->group1) {
   2336 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2337 			return -1;
   2338 		}
   2339 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2340 	} else if (opcode->group3) {
   2341 		if (group3[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2342 			return -1;
   2343 		}
   2344 		instr->emul = group3[instr->regmodrm.reg].emul;
   2345 	} else if (opcode->group11) {
   2346 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2347 			return -1;
   2348 		}
   2349 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2350 	}
   2351 
   2352 	if (!opcode->immediate) {
   2353 		reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2354 		if (reg == NULL) {
   2355 			return -1;
   2356 		}
   2357 		strg->type = STORE_REG;
   2358 		strg->u.reg = reg;
   2359 	}
   2360 
   2361 	/* The displacement applies to RM. */
   2362 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2363 
   2364 	if (has_sib(instr)) {
   2365 		/* Overwrites RM */
   2366 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2367 		return 0;
   2368 	}
   2369 
   2370 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2371 		/* Overwrites RM */
   2372 		strm->type = STORE_REG;
   2373 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2374 		strm->disp.type = DISP_4;
   2375 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2376 		return 0;
   2377 	}
   2378 
   2379 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2380 		/* Overwrites RM */
   2381 		strm->type = STORE_REG;
   2382 		strm->u.reg = NULL;
   2383 		strm->disp.type = DISP_4;
   2384 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2385 		return 0;
   2386 	}
   2387 
   2388 	if (__predict_false(is_disp16_only(fsm, instr))) {
   2389 		/* Overwrites RM */
   2390 		strm->type = STORE_REG;
   2391 		strm->u.reg = NULL;
   2392 		strm->disp.type = DISP_2;
   2393 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2394 		return 0;
   2395 	}
   2396 
   2397 	if (__predict_false(is_dual(fsm, instr))) {
   2398 		/* Overwrites RM */
   2399 		fsm_advance(fsm, 0, node_dual);
   2400 		return 0;
   2401 	}
   2402 
   2403 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2404 	if (reg == NULL) {
   2405 		return -1;
   2406 	}
   2407 	strm->type = STORE_REG;
   2408 	strm->u.reg = reg;
   2409 
   2410 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2411 		/* Direct register addressing mode */
   2412 		if (opcode->immediate) {
   2413 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2414 		} else {
   2415 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2416 		}
   2417 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2418 		/* Indirect register addressing mode */
   2419 		if (opcode->immediate) {
   2420 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2421 		} else {
   2422 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2423 		}
   2424 	} else {
   2425 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2426 	}
   2427 
   2428 	return 0;
   2429 }
   2430 
   2431 static size_t
   2432 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2433 {
   2434 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2435 	int opsize;
   2436 
   2437 	/* Get the opsize */
   2438 	if (!opcode->szoverride) {
   2439 		opsize = opcode->defsize;
   2440 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2441 		opsize = 8;
   2442 	} else {
   2443 		if (!fsm->is16bit) {
   2444 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2445 				opsize = 2;
   2446 			} else {
   2447 				opsize = 4;
   2448 			}
   2449 		} else { /* 16bit */
   2450 			if (instr->legpref.opr_ovr) {
   2451 				opsize = 4;
   2452 			} else {
   2453 				opsize = 2;
   2454 			}
   2455 		}
   2456 	}
   2457 
   2458 	return opsize;
   2459 }
   2460 
   2461 static size_t
   2462 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2463 {
   2464 	if (fsm->is64bit) {
   2465 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2466 			return 4;
   2467 		}
   2468 		return 8;
   2469 	}
   2470 
   2471 	if (fsm->is32bit) {
   2472 		if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2473 			return 2;
   2474 		}
   2475 		return 4;
   2476 	}
   2477 
   2478 	/* 16bit. */
   2479 	if (__predict_false(instr->legpref.adr_ovr)) {
   2480 		return 4;
   2481 	}
   2482 	return 2;
   2483 }
   2484 
   2485 static int
   2486 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2487 {
   2488 	const struct x86_opcode *opcode;
   2489 	uint8_t byte;
   2490 
   2491 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2492 		return -1;
   2493 	}
   2494 
   2495 	opcode = &primary_opcode_table[byte];
   2496 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2497 		return -1;
   2498 	}
   2499 
   2500 	instr->opcode = opcode;
   2501 	instr->emul = opcode->emul;
   2502 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2503 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2504 
   2505 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2506 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2507 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2508 	}
   2509 
   2510 	if (opcode->regmodrm) {
   2511 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2512 	} else if (opcode->dmo) {
   2513 		/* Direct-Memory Offsets */
   2514 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2515 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2516 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2517 	} else if (opcode->movs) {
   2518 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2519 	} else if (opcode->cmps) {
   2520 		fsm_advance(fsm, 1, node_cmps);
   2521 	} else {
   2522 		return -1;
   2523 	}
   2524 
   2525 	return 0;
   2526 }
   2527 
   2528 static int
   2529 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2530 {
   2531 	const struct x86_opcode *opcode;
   2532 	uint8_t byte;
   2533 
   2534 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2535 		return -1;
   2536 	}
   2537 
   2538 	opcode = &secondary_opcode_table[byte];
   2539 	if (__predict_false(!opcode->valid)) {
   2540 		return -1;
   2541 	}
   2542 
   2543 	instr->opcode = opcode;
   2544 	instr->emul = opcode->emul;
   2545 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2546 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2547 
   2548 	if (fsm->is64bit && (instr->operand_size == 4)) {
   2549 		/* Zero-extend to 64 bits. */
   2550 		instr->zeroextend_mask = ~size_to_mask(4);
   2551 	}
   2552 
   2553 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2554 		/*
   2555 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2556 		 * we move fewer bytes.
   2557 		 */
   2558 		instr->zeroextend_mask |= size_to_mask(instr->operand_size);
   2559 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2560 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2561 	}
   2562 
   2563 	if (opcode->regmodrm) {
   2564 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2565 	} else {
   2566 		return -1;
   2567 	}
   2568 
   2569 	return 0;
   2570 }
   2571 
   2572 static int
   2573 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2574 {
   2575 	uint8_t byte;
   2576 
   2577 #define ESCAPE	0x0F
   2578 #define VEX_1	0xC5
   2579 #define VEX_2	0xC4
   2580 #define XOP	0x8F
   2581 
   2582 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2583 		return -1;
   2584 	}
   2585 
   2586 	/*
   2587 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2588 	 * after being introduced.
   2589 	 */
   2590 	if (byte == ESCAPE) {
   2591 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2592 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2593 		if (byte == VEX_1) {
   2594 			return -1;
   2595 		} else if (byte == VEX_2) {
   2596 			return -1;
   2597 		} else {
   2598 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2599 		}
   2600 	} else {
   2601 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2602 	}
   2603 
   2604 	return 0;
   2605 }
   2606 
   2607 static int
   2608 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2609 {
   2610 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2611 	uint8_t byte;
   2612 	size_t n = 0;
   2613 
   2614 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2615 		return -1;
   2616 	}
   2617 
   2618 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2619 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2620 			return -1;
   2621 		}
   2622 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2623 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2624 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2625 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2626 		rexpref->present = true;
   2627 		n = 1;
   2628 	}
   2629 
   2630 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2631 	return 0;
   2632 }
   2633 
   2634 static int
   2635 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2636 {
   2637 	uint8_t byte;
   2638 
   2639 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2640 		return -1;
   2641 	}
   2642 
   2643 	if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   2644 		instr->legpref.opr_ovr = 1;
   2645 	} else if (byte == LEG_OVR_DS) {
   2646 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2647 	} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   2648 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2649 	} else if (byte == LEG_REP) {
   2650 		instr->legpref.rep = 1;
   2651 	} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   2652 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2653 	} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   2654 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2655 	} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   2656 		instr->legpref.adr_ovr = 1;
   2657 	} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   2658 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2659 	} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   2660 		instr->legpref.seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2661 	} else if (byte == LEG_REPN) {
   2662 		instr->legpref.repn = 1;
   2663 	} else if (byte == LEG_LOCK) {
   2664 		/* ignore */
   2665 	} else {
   2666 		/* not a legacy prefix */
   2667 		fsm_advance(fsm, 0, node_rex_prefix);
   2668 		return 0;
   2669 	}
   2670 
   2671 	fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2672 	return 0;
   2673 }
   2674 
   2675 static int
   2676 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2677     struct nvmm_x64_state *state)
   2678 {
   2679 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2680 	int ret;
   2681 
   2682 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2683 	instr->legpref.seg = -1;
   2684 	instr->src.hardseg = -1;
   2685 	instr->dst.hardseg = -1;
   2686 
   2687 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2688 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2689 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2690 
   2691 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2692 	fsm.buf = inst_bytes;
   2693 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2694 
   2695 	while (fsm.fn != NULL) {
   2696 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2697 		if (ret == -1) {
   2698 #ifdef NVMM_DEBUG
   2699 			printf("\n%s debug: unrecognized instruction found " \
   2700 			       "with max length %ld : [ ", __func__, inst_len);
   2701 			for (uint i = 0; i < inst_len; i++)
   2702 			      printf("%02x ", inst_bytes[i]);
   2703 			printf("]\n");
   2704 			fflush(stdout);
   2705 #endif
   2706 			return -1;
   2707 		}
   2708 	}
   2709 
   2710 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2711 
   2712 	return 0;
   2713 }
   2714 
   2715 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2716 
   2717 #define EXEC_INSTR(sz, instr)						\
   2718 static uint##sz##_t							\
   2719 exec_##instr##sz(uint##sz##_t op1, uint##sz##_t op2, uint64_t *rflags)	\
   2720 {									\
   2721 	uint##sz##_t res;						\
   2722 	__asm __volatile (						\
   2723 		#instr"	%2, %3;"					\
   2724 		"mov	%3, %1;"					\
   2725 		"pushfq;"						\
   2726 		"popq	%0"						\
   2727 	    : "=r" (*rflags), "=r" (res)				\
   2728 	    : "r" (op1), "r" (op2));					\
   2729 	return res;							\
   2730 }
   2731 
   2732 #define EXEC_DISPATCHER(instr)						\
   2733 static uint64_t								\
   2734 exec_##instr(uint64_t op1, uint64_t op2, uint64_t *rflags, size_t opsize) \
   2735 {									\
   2736 	switch (opsize) {						\
   2737 	case 1:								\
   2738 		return exec_##instr##8(op1, op2, rflags);		\
   2739 	case 2:								\
   2740 		return exec_##instr##16(op1, op2, rflags);		\
   2741 	case 4:								\
   2742 		return exec_##instr##32(op1, op2, rflags);		\
   2743 	default:							\
   2744 		return exec_##instr##64(op1, op2, rflags);		\
   2745 	}								\
   2746 }
   2747 
   2748 /* SUB: ret = op1 - op2 */
   2749 #define PSL_SUB_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF|PSL_AF)
   2750 EXEC_INSTR(8, sub)
   2751 EXEC_INSTR(16, sub)
   2752 EXEC_INSTR(32, sub)
   2753 EXEC_INSTR(64, sub)
   2754 EXEC_DISPATCHER(sub)
   2755 
   2756 /* OR:  ret = op1 | op2 */
   2757 #define PSL_OR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2758 EXEC_INSTR(8, or)
   2759 EXEC_INSTR(16, or)
   2760 EXEC_INSTR(32, or)
   2761 EXEC_INSTR(64, or)
   2762 EXEC_DISPATCHER(or)
   2763 
   2764 /* AND: ret = op1 & op2 */
   2765 #define PSL_AND_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2766 EXEC_INSTR(8, and)
   2767 EXEC_INSTR(16, and)
   2768 EXEC_INSTR(32, and)
   2769 EXEC_INSTR(64, and)
   2770 EXEC_DISPATCHER(and)
   2771 
   2772 /* XOR: ret = op1 ^ op2 */
   2773 #define PSL_XOR_MASK	(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF)
   2774 EXEC_INSTR(8, xor)
   2775 EXEC_INSTR(16, xor)
   2776 EXEC_INSTR(32, xor)
   2777 EXEC_INSTR(64, xor)
   2778 EXEC_DISPATCHER(xor)
   2779 
   2780 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2781 
   2782 /*
   2783  * Emulation functions. We don't care about the order of the operands, except
   2784  * for SUB, CMP and TEST. For these ones we look at mem->write to determine who
   2785  * is op1 and who is op2.
   2786  */
   2787 
   2788 static void
   2789 x86_func_or(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2790 {
   2791 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2792 	const bool write = mem->write;
   2793 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2794 
   2795 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2796 	op2 = 0;
   2797 
   2798 	/* Fetch the value to be OR'ed (op2). */
   2799 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2800 	mem->write = false;
   2801 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2802 
   2803 	/* Perform the OR. */
   2804 	ret = exec_or(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2805 
   2806 	if (write) {
   2807 		/* Write back the result. */
   2808 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2809 		mem->write = true;
   2810 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2811 	} else {
   2812 		/* Return data to the caller. */
   2813 		*retval = ret;
   2814 	}
   2815 
   2816 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_OR_MASK;
   2817 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_OR_MASK);
   2818 }
   2819 
   2820 static void
   2821 x86_func_and(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2822 {
   2823 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2824 	const bool write = mem->write;
   2825 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2826 
   2827 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2828 	op2 = 0;
   2829 
   2830 	/* Fetch the value to be AND'ed (op2). */
   2831 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2832 	mem->write = false;
   2833 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2834 
   2835 	/* Perform the AND. */
   2836 	ret = exec_and(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2837 
   2838 	if (write) {
   2839 		/* Write back the result. */
   2840 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2841 		mem->write = true;
   2842 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2843 	} else {
   2844 		/* Return data to the caller. */
   2845 		*retval = ret;
   2846 	}
   2847 
   2848 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2849 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2850 }
   2851 
   2852 static void
   2853 x86_func_xchg(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2854 {
   2855 	uint64_t *op1, op2;
   2856 
   2857 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2858 	op2 = 0;
   2859 
   2860 	/* Fetch op2. */
   2861 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2862 	mem->write = false;
   2863 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2864 
   2865 	/* Write op1 in op2. */
   2866 	mem->data = (uint8_t *)op1;
   2867 	mem->write = true;
   2868 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2869 
   2870 	/* Write op2 in op1. */
   2871 	*op1 = op2;
   2872 }
   2873 
   2874 static void
   2875 x86_func_sub(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2876 {
   2877 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2878 	const bool write = mem->write;
   2879 	uint64_t *op1, *op2, fl, ret;
   2880 	uint64_t tmp;
   2881 	bool memop1;
   2882 
   2883 	memop1 = !mem->write;
   2884 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2885 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2886 
   2887 	/* Fetch the value to be SUB'ed (op1 or op2). */
   2888 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2889 	mem->write = false;
   2890 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2891 
   2892 	/* Perform the SUB. */
   2893 	ret = exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2894 
   2895 	if (write) {
   2896 		/* Write back the result. */
   2897 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2898 		mem->write = true;
   2899 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2900 	} else {
   2901 		/* Return data to the caller. */
   2902 		*retval = ret;
   2903 	}
   2904 
   2905 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2906 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2907 }
   2908 
   2909 static void
   2910 x86_func_xor(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2911 {
   2912 	uint64_t *retval = (uint64_t *)mem->data;
   2913 	const bool write = mem->write;
   2914 	uint64_t *op1, op2, fl, ret;
   2915 
   2916 	op1 = (uint64_t *)mem->data;
   2917 	op2 = 0;
   2918 
   2919 	/* Fetch the value to be XOR'ed (op2). */
   2920 	mem->data = (uint8_t *)&op2;
   2921 	mem->write = false;
   2922 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2923 
   2924 	/* Perform the XOR. */
   2925 	ret = exec_xor(*op1, op2, &fl, mem->size);
   2926 
   2927 	if (write) {
   2928 		/* Write back the result. */
   2929 		mem->data = (uint8_t *)&ret;
   2930 		mem->write = true;
   2931 		(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2932 	} else {
   2933 		/* Return data to the caller. */
   2934 		*retval = ret;
   2935 	}
   2936 
   2937 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_XOR_MASK;
   2938 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_XOR_MASK);
   2939 }
   2940 
   2941 static void
   2942 x86_func_cmp(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2943 {
   2944 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2945 	uint64_t tmp;
   2946 	bool memop1;
   2947 
   2948 	memop1 = !mem->write;
   2949 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2950 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2951 
   2952 	/* Fetch the value to be CMP'ed (op1 or op2). */
   2953 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2954 	mem->write = false;
   2955 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2956 
   2957 	/* Perform the CMP. */
   2958 	exec_sub(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2959 
   2960 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   2961 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   2962 }
   2963 
   2964 static void
   2965 x86_func_test(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2966 {
   2967 	uint64_t *op1, *op2, fl;
   2968 	uint64_t tmp;
   2969 	bool memop1;
   2970 
   2971 	memop1 = !mem->write;
   2972 	op1 = memop1 ? &tmp : (uint64_t *)mem->data;
   2973 	op2 = memop1 ? (uint64_t *)mem->data : &tmp;
   2974 
   2975 	/* Fetch the value to be TEST'ed (op1 or op2). */
   2976 	mem->data = (uint8_t *)&tmp;
   2977 	mem->write = false;
   2978 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2979 
   2980 	/* Perform the TEST. */
   2981 	exec_and(*op1, *op2, &fl, mem->size);
   2982 
   2983 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_AND_MASK;
   2984 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_AND_MASK);
   2985 }
   2986 
   2987 static void
   2988 x86_func_mov(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2989 {
   2990 	/*
   2991 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2992 	 */
   2993 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   2994 }
   2995 
   2996 static void
   2997 x86_func_stos(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   2998 {
   2999 	/*
   3000 	 * Just move, and update RDI.
   3001 	 */
   3002 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   3003 
   3004 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   3005 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   3006 	} else {
   3007 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   3008 	}
   3009 }
   3010 
   3011 static void
   3012 x86_func_lods(struct nvmm_vcpu *vcpu, struct nvmm_mem *mem, uint64_t *gprs)
   3013 {
   3014 	/*
   3015 	 * Just move, and update RSI.
   3016 	 */
   3017 	(*vcpu->cbs.mem)(mem);
   3018 
   3019 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   3020 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   3021 	} else {
   3022 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   3023 	}
   3024 }
   3025 
   3026 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   3027 
   3028 static inline uint64_t
   3029 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   3030 {
   3031 	uint64_t val;
   3032 
   3033 	val = state->gprs[gpr];
   3034 	val &= size_to_mask(instr->address_size);
   3035 
   3036 	return val;
   3037 }
   3038 
   3039 static int
   3040 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   3041     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   3042 {
   3043 	struct x86_sib *sib;
   3044 	gvaddr_t gva = 0;
   3045 	uint64_t reg;
   3046 	int ret, seg;
   3047 
   3048 	if (store->type == STORE_SIB) {
   3049 		sib = &store->u.sib;
   3050 		if (sib->bas != NULL)
   3051 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   3052 		if (sib->idx != NULL) {
   3053 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   3054 			gva += sib->scale * reg;
   3055 		}
   3056 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   3057 		if (store->u.reg == NULL) {
   3058 			/* The base is null. Happens with disp32-only and
   3059 			 * disp16-only. */
   3060 		} else {
   3061 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   3062 		}
   3063 	} else if (store->type == STORE_DUALREG) {
   3064 		gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg1) +
   3065 		    gpr_read_address(instr, state, store->u.dualreg.reg2);
   3066 	} else {
   3067 		gva = store->u.dmo;
   3068 	}
   3069 
   3070 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   3071 		gva += store->disp.data;
   3072 	}
   3073 
   3074 	if (store->hardseg != -1) {
   3075 		seg = store->hardseg;
   3076 	} else {
   3077 		if (__predict_false(instr->legpref.seg != -1)) {
   3078 			seg = instr->legpref.seg;
   3079 		} else {
   3080 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3081 		}
   3082 	}
   3083 
   3084 	if (__predict_true(is_long_mode(state))) {
   3085 		if (seg == NVMM_X64_SEG_GS || seg == NVMM_X64_SEG_FS) {
   3086 			segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3087 		}
   3088 	} else {
   3089 		ret = segment_check(&state->segs[seg], gva, size);
   3090 		if (ret == -1)
   3091 			return -1;
   3092 		segment_apply(&state->segs[seg], &gva);
   3093 	}
   3094 
   3095 	*gvap = gva;
   3096 	return 0;
   3097 }
   3098 
   3099 static int
   3100 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3101 {
   3102 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3103 	uint8_t inst_bytes[5], byte;
   3104 	size_t i, fetchsize;
   3105 	gvaddr_t gva;
   3106 	int ret, seg;
   3107 
   3108 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   3109 
   3110 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3111 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3112 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3113 		    fetchsize);
   3114 		if (ret == -1)
   3115 			return -1;
   3116 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3117 	}
   3118 
   3119 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, inst_bytes, fetchsize);
   3120 	if (ret == -1)
   3121 		return -1;
   3122 
   3123 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3124 	for (i = 0; i < fetchsize; i++) {
   3125 		byte = inst_bytes[i];
   3126 
   3127 		if (byte == LEG_OVR_DS) {
   3128 			seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   3129 		} else if (byte == LEG_OVR_ES) {
   3130 			seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   3131 		} else if (byte == LEG_OVR_GS) {
   3132 			seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   3133 		} else if (byte == LEG_OVR_FS) {
   3134 			seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   3135 		} else if (byte == LEG_OVR_CS) {
   3136 			seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   3137 		} else if (byte == LEG_OVR_SS) {
   3138 			seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   3139 		} else if (byte == LEG_OPR_OVR) {
   3140 			/* nothing */
   3141 		} else if (byte == LEG_ADR_OVR) {
   3142 			/* nothing */
   3143 		} else if (byte == LEG_REP) {
   3144 			/* nothing */
   3145 		} else if (byte == LEG_REPN) {
   3146 			/* nothing */
   3147 		} else if (byte == LEG_LOCK) {
   3148 			/* nothing */
   3149 		} else {
   3150 			return seg;
   3151 		}
   3152 	}
   3153 
   3154 	return seg;
   3155 }
   3156 
   3157 static int
   3158 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3159     struct nvmm_vcpu_exit *exit)
   3160 {
   3161 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3162 	size_t fetchsize;
   3163 	gvaddr_t gva;
   3164 	int ret;
   3165 
   3166 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   3167 
   3168 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   3169 	if (__predict_false(!is_long_mode(state))) {
   3170 		ret = segment_check(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], gva,
   3171 		    fetchsize);
   3172 		if (ret == -1)
   3173 			return -1;
   3174 		segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva);
   3175 	}
   3176 
   3177 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   3178 	    fetchsize);
   3179 	if (ret == -1)
   3180 		return -1;
   3181 
   3182 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   3183 
   3184 	return 0;
   3185 }
   3186 
   3187 static int
   3188 assist_mem_movs(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3189     struct x86_instr *instr)
   3190 {
   3191 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3192 	uint64_t *gprs;
   3193 	uint8_t data[8];
   3194 	gvaddr_t gva;
   3195 	size_t size;
   3196 	int ret;
   3197 
   3198 	size = instr->operand_size;
   3199 	gprs = state->gprs;
   3200 
   3201 	/* Source. */
   3202 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3203 	if (ret == -1)
   3204 		return -1;
   3205 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, data, size);
   3206 	if (ret == -1)
   3207 		return -1;
   3208 
   3209 	/* Destination. */
   3210 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3211 	if (ret == -1)
   3212 		return -1;
   3213 	ret = write_guest_memory(mach, vcpu, gva, data, size);
   3214 	if (ret == -1)
   3215 		return -1;
   3216 
   3217 	/*
   3218 	 * Inlined x86_func_movs() call
   3219 	 * 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3220 	 */
   3221 
   3222 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   3223 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= size;
   3224 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= size;
   3225 	} else {
   3226 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += size;
   3227 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += size;
   3228 	}
   3229 
   3230 	return 0;
   3231 }
   3232 
   3233 static int
   3234 assist_mem_cmps(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3235     struct x86_instr *instr)
   3236 {
   3237 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3238 	uint64_t *gprs, op1, op2, fl;
   3239 	uint8_t data1[8], data2[8];
   3240 	gvaddr_t gva;
   3241 	size_t size;
   3242 	int ret;
   3243 
   3244 	size = instr->operand_size;
   3245 	gprs = state->gprs;
   3246 
   3247 	/* Source 1. */
   3248 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   3249 	if (ret == -1)
   3250 		return -1;
   3251 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, data1, size);
   3252 	if (ret == -1)
   3253 		return -1;
   3254 
   3255 	/* Source 2. */
   3256 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   3257 	if (ret == -1)
   3258 		return -1;
   3259 	ret = read_guest_memory(mach, vcpu, gva, data2, size);
   3260 	if (ret == -1)
   3261 		return -1;
   3262 
   3263 	/*
   3264 	 * Inlined x86_func_cmps() call
   3265 	 * 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3266 	 */
   3267 
   3268 	/* Perform the CMP. */
   3269 	op1 = *((uint64_t *) data1);
   3270 	op2 = *((uint64_t *) data2);
   3271 	exec_sub(op1, op2, &fl, size);
   3272 
   3273 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] &= ~PSL_SUB_MASK;
   3274 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] |= (fl & PSL_SUB_MASK);
   3275 
   3276 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   3277 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= size;
   3278 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= size;
   3279 	} else {
   3280 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += size;
   3281 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += size;
   3282 	}
   3283 
   3284 	return 0;
   3285 }
   3286 
   3287 static int
   3288 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu,
   3289     struct x86_instr *instr)
   3290 {
   3291 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3292 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3293 	struct nvmm_mem mem;
   3294 	uint8_t membuf[8];
   3295 	uint64_t val;
   3296 
   3297 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   3298 
   3299 	mem.mach = mach;
   3300 	mem.vcpu = vcpu;
   3301 	mem.gpa = exit->u.mem.gpa;
   3302 	mem.size = instr->operand_size;
   3303 	mem.data = membuf;
   3304 
   3305 	/* Determine the direction. */
   3306 	switch (instr->src.type) {
   3307 	case STORE_REG:
   3308 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   3309 			/* Indirect access. */
   3310 			mem.write = false;
   3311 		} else {
   3312 			/* Direct access. */
   3313 			mem.write = true;
   3314 		}
   3315 		break;
   3316 	case STORE_DUALREG:
   3317 		if (instr->src.disp.type == DISP_NONE) {
   3318 			DISASSEMBLER_BUG();
   3319 		}
   3320 		mem.write = false;
   3321 		break;
   3322 	case STORE_IMM:
   3323 		mem.write = true;
   3324 		break;
   3325 	case STORE_SIB:
   3326 		mem.write = false;
   3327 		break;
   3328 	case STORE_DMO:
   3329 		mem.write = false;
   3330 		break;
   3331 	default:
   3332 		DISASSEMBLER_BUG();
   3333 	}
   3334 
   3335 	if (mem.write) {
   3336 		switch (instr->src.type) {
   3337 		case STORE_REG:
   3338 			/* The instruction was "reg -> mem". Fetch the register
   3339 			 * in membuf. */
   3340 			if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3341 				DISASSEMBLER_BUG();
   3342 			}
   3343 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   3344 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   3345 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3346 			break;
   3347 		case STORE_IMM:
   3348 			/* The instruction was "imm -> mem". Fetch the immediate
   3349 			 * in membuf. */
   3350 			memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   3351 			break;
   3352 		default:
   3353 			DISASSEMBLER_BUG();
   3354 		}
   3355 	} else if (instr->emul->readreg) {
   3356 		/* The instruction was "mem -> reg", but the value of the
   3357 		 * register matters for the emul func. Fetch it in membuf. */
   3358 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3359 			DISASSEMBLER_BUG();
   3360 		}
   3361 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3362 			DISASSEMBLER_BUG();
   3363 		}
   3364 		val = state->gprs[instr->dst.u.reg->num];
   3365 		val = __SHIFTOUT(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3366 		memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   3367 	}
   3368 
   3369 	(*instr->emul->func)(vcpu, &mem, state->gprs);
   3370 
   3371 	if (instr->emul->notouch) {
   3372 		/* We're done. */
   3373 		return 0;
   3374 	}
   3375 
   3376 	if (!mem.write) {
   3377 		/* The instruction was "mem -> reg". The emul func has filled
   3378 		 * membuf with the memory content. Install membuf in the
   3379 		 * register. */
   3380 		if (__predict_false(instr->dst.type != STORE_REG)) {
   3381 			DISASSEMBLER_BUG();
   3382 		}
   3383 		if (__predict_false(instr->dst.disp.type != DISP_NONE)) {
   3384 			DISASSEMBLER_BUG();
   3385 		}
   3386 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3387 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   3388 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   3389 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   3390 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3391 	} else if (instr->emul->backprop) {
   3392 		/* The instruction was "reg -> mem", but the memory must be
   3393 		 * back-propagated to the register. Install membuf in the
   3394 		 * register. */
   3395 		if (__predict_false(instr->src.type != STORE_REG)) {
   3396 			DISASSEMBLER_BUG();
   3397 		}
   3398 		if (__predict_false(instr->src.disp.type != DISP_NONE)) {
   3399 			DISASSEMBLER_BUG();
   3400 		}
   3401 		memcpy(&val, membuf, sizeof(uint64_t));
   3402 		val = __SHIFTIN(val, instr->src.u.reg->mask);
   3403 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->src.u.reg->mask;
   3404 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] |= val;
   3405 		state->gprs[instr->src.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   3406 	}
   3407 
   3408 	return 0;
   3409 }
   3410 
   3411 int
   3412 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_vcpu *vcpu)
   3413 {
   3414 	struct nvmm_x64_state *state = vcpu->state;
   3415 	struct nvmm_vcpu_exit *exit = vcpu->exit;
   3416 	struct x86_instr instr;
   3417 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
   3418 	int ret;
   3419 
   3420 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_VCPU_EXIT_MEMORY)) {
   3421 		errno = EINVAL;
   3422 		return -1;
   3423 	}
   3424 
   3425 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, vcpu,
   3426 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
   3427 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
   3428 	if (ret == -1)
   3429 		return -1;
   3430 
   3431 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   3432 		/*
   3433 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   3434 		 * it ourselves.
   3435 		 */
   3436 		ret = fetch_instruction(mach, vcpu, exit);
   3437 		if (ret == -1)
   3438 			return -1;
   3439 	}
   3440 
   3441 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   3442 	    &instr, state);
   3443 	if (ret == -1) {
   3444 		errno = ENODEV;
   3445 		return -1;
   3446 	}
   3447 
   3448 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3449 		cnt = rep_get_cnt(state, instr.address_size);
   3450 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
   3451 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3452 			goto out;
   3453 		}
   3454 	}
   3455 
   3456 	if (instr.opcode->movs) {
   3457 		ret = assist_mem_movs(mach, vcpu, &instr);
   3458 	} else if (instr.opcode->cmps) {
   3459 		instr.legpref.repe = !instr.legpref.repn;
   3460 		ret = assist_mem_cmps(mach, vcpu, &instr);
   3461 	} else {
   3462 		ret = assist_mem_single(mach, vcpu, &instr);
   3463 	}
   3464 	if (ret == -1) {
   3465 		errno = ENODEV;
   3466 		return -1;
   3467 	}
   3468 
   3469 	if (instr.legpref.rep || instr.legpref.repn) {
   3470 		cnt -= 1;
   3471 		rep_set_cnt(state, instr.address_size, cnt);
   3472 		if (cnt == 0) {
   3473 			state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3474 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repn)) {
   3475 			/* repn */
   3476 			if (state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) {
   3477 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3478 			}
   3479 		} else if (__predict_false(instr.legpref.repe)) {
   3480 			/* repe */
   3481 			if ((state->gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_Z) == 0) {
   3482 				state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3483 			}
   3484 		}
   3485 	} else {
   3486 		state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   3487 	}
   3488 
   3489 out:
   3490 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, vcpu, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   3491 	if (ret == -1)
   3492 		return -1;
   3493 
   3494 	return 0;
   3495 }
   3496