Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libnvmm
libnvmm_x86.c revision 1.11
      1 /*	$NetBSD: libnvmm_x86.c,v 1.11 2019/01/07 13:47:33 maxv Exp $	*/
      2 
      3 /*
      4  * Copyright (c) 2018 The NetBSD Foundation, Inc.
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
      8  * by Maxime Villard.
      9  *
     10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
     11  * modification, are permitted provided that the following conditions
     12  * are met:
     13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     18  *
     19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
     20  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
     21  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
     22  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
     23  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
     24  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
     25  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
     26  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
     27  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
     28  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
     29  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
     30  */
     31 
     32 #include <sys/cdefs.h>
     33 
     34 #include <stdio.h>
     35 #include <stdlib.h>
     36 #include <string.h>
     37 #include <unistd.h>
     38 #include <fcntl.h>
     39 #include <errno.h>
     40 #include <sys/ioctl.h>
     41 #include <sys/mman.h>
     42 #include <machine/vmparam.h>
     43 #include <machine/pte.h>
     44 #include <machine/psl.h>
     45 
     46 #include "nvmm.h"
     47 
     48 #define MIN(X, Y) (((X) < (Y)) ? (X) : (Y))
     49 
     50 #include <x86/specialreg.h>
     51 
     52 extern struct nvmm_callbacks __callbacks;
     53 
     54 /* -------------------------------------------------------------------------- */
     55 
     56 /*
     57  * Undocumented debugging function. Helpful.
     58  */
     59 int
     60 nvmm_vcpu_dump(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid)
     61 {
     62 	struct nvmm_x64_state state;
     63 	size_t i;
     64 	int ret;
     65 
     66 	const char *segnames[] = {
     67 		"CS", "DS", "ES", "FS", "GS", "SS", "GDT", "IDT", "LDT", "TR"
     68 	};
     69 
     70 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_ALL);
     71 	if (ret == -1)
     72 		return -1;
     73 
     74 	printf("+ VCPU id=%d\n", (int)cpuid);
     75 	printf("| -> RIP=%p\n", (void *)state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP]);
     76 	printf("| -> RSP=%p\n", (void *)state.gprs[NVMM_X64_GPR_RSP]);
     77 	printf("| -> RAX=%p\n", (void *)state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX]);
     78 	printf("| -> RBX=%p\n", (void *)state.gprs[NVMM_X64_GPR_RBX]);
     79 	printf("| -> RCX=%p\n", (void *)state.gprs[NVMM_X64_GPR_RCX]);
     80 	for (i = 0; i < NVMM_X64_NSEG; i++) {
     81 		printf("| -> %s: sel=0x%lx base=%p, limit=%p, P=%d, D=%d\n",
     82 		    segnames[i],
     83 		    state.segs[i].selector,
     84 		    (void *)state.segs[i].base,
     85 		    (void *)state.segs[i].limit,
     86 		    state.segs[i].attrib.p, state.segs[i].attrib.def32);
     87 	}
     88 	printf("| -> MSR_EFER=%p\n", (void *)state.msrs[NVMM_X64_MSR_EFER]);
     89 	printf("| -> CR0=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR0]);
     90 	printf("| -> CR3=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR3]);
     91 	printf("| -> CR4=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR4]);
     92 	printf("| -> CR8=%p\n", (void *)state.crs[NVMM_X64_CR_CR8]);
     93 	printf("| -> CPL=%p\n", (void *)state.misc[NVMM_X64_MISC_CPL]);
     94 
     95 	return 0;
     96 }
     97 
     98 /* -------------------------------------------------------------------------- */
     99 
    100 #define PTE32_L1_SHIFT	12
    101 #define PTE32_L2_SHIFT	22
    102 
    103 #define PTE32_L2_MASK	0xffc00000
    104 #define PTE32_L1_MASK	0x003ff000
    105 
    106 #define PTE32_L2_FRAME	(PTE32_L2_MASK)
    107 #define PTE32_L1_FRAME	(PTE32_L2_FRAME|PTE32_L1_MASK)
    108 
    109 #define pte32_l1idx(va)	(((va) & PTE32_L1_MASK) >> PTE32_L1_SHIFT)
    110 #define pte32_l2idx(va)	(((va) & PTE32_L2_MASK) >> PTE32_L2_SHIFT)
    111 
    112 typedef uint32_t pte_32bit_t;
    113 
    114 static int
    115 x86_gva_to_gpa_32bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    116     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    117 {
    118 	gpaddr_t L2gpa, L1gpa;
    119 	uintptr_t L2hva, L1hva;
    120 	pte_32bit_t *pdir, pte;
    121 
    122 	/* We begin with an RWXU access. */
    123 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    124 
    125 	/* Parse L2. */
    126 	L2gpa = (cr3 & PG_FRAME);
    127 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    128 		return -1;
    129 	pdir = (pte_32bit_t *)L2hva;
    130 	pte = pdir[pte32_l2idx(gva)];
    131 	if ((pte & PG_V) == 0)
    132 		return -1;
    133 	if ((pte & PG_u) == 0)
    134 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    135 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    136 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    137 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    138 		return -1;
    139 	if (pte & PG_PS) {
    140 		*gpa = (pte & PTE32_L2_FRAME);
    141 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_L1_MASK);
    142 		return 0;
    143 	}
    144 
    145 	/* Parse L1. */
    146 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    147 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    148 		return -1;
    149 	pdir = (pte_32bit_t *)L1hva;
    150 	pte = pdir[pte32_l1idx(gva)];
    151 	if ((pte & PG_V) == 0)
    152 		return -1;
    153 	if ((pte & PG_u) == 0)
    154 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    155 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    156 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    157 	if (pte & PG_PS)
    158 		return -1;
    159 
    160 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    161 	return 0;
    162 }
    163 
    164 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    165 
    166 #define	PTE32_PAE_L1_SHIFT	12
    167 #define	PTE32_PAE_L2_SHIFT	21
    168 #define	PTE32_PAE_L3_SHIFT	30
    169 
    170 #define	PTE32_PAE_L3_MASK	0xc0000000
    171 #define	PTE32_PAE_L2_MASK	0x3fe00000
    172 #define	PTE32_PAE_L1_MASK	0x001ff000
    173 
    174 #define	PTE32_PAE_L3_FRAME	(PTE32_PAE_L3_MASK)
    175 #define	PTE32_PAE_L2_FRAME	(PTE32_PAE_L3_FRAME|PTE32_PAE_L2_MASK)
    176 #define	PTE32_PAE_L1_FRAME	(PTE32_PAE_L2_FRAME|PTE32_PAE_L1_MASK)
    177 
    178 #define pte32_pae_l1idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L1_MASK) >> PTE32_PAE_L1_SHIFT)
    179 #define pte32_pae_l2idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L2_MASK) >> PTE32_PAE_L2_SHIFT)
    180 #define pte32_pae_l3idx(va)	(((va) & PTE32_PAE_L3_MASK) >> PTE32_PAE_L3_SHIFT)
    181 
    182 typedef uint64_t pte_32bit_pae_t;
    183 
    184 static int
    185 x86_gva_to_gpa_32bit_pae(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    186     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, bool has_pse, nvmm_prot_t *prot)
    187 {
    188 	gpaddr_t L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    189 	uintptr_t L3hva, L2hva, L1hva;
    190 	pte_32bit_pae_t *pdir, pte;
    191 
    192 	/* We begin with an RWXU access. */
    193 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    194 
    195 	/* Parse L3. */
    196 	L3gpa = (cr3 & PG_FRAME);
    197 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva) == -1)
    198 		return -1;
    199 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L3hva;
    200 	pte = pdir[pte32_pae_l3idx(gva)];
    201 	if ((pte & PG_V) == 0)
    202 		return -1;
    203 	if (pte & PG_NX)
    204 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    205 	if (pte & PG_PS)
    206 		return -1;
    207 
    208 	/* Parse L2. */
    209 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    210 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    211 		return -1;
    212 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L2hva;
    213 	pte = pdir[pte32_pae_l2idx(gva)];
    214 	if ((pte & PG_V) == 0)
    215 		return -1;
    216 	if ((pte & PG_u) == 0)
    217 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    218 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    219 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    220 	if (pte & PG_NX)
    221 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    222 	if ((pte & PG_PS) && !has_pse)
    223 		return -1;
    224 	if (pte & PG_PS) {
    225 		*gpa = (pte & PTE32_PAE_L2_FRAME);
    226 		*gpa = *gpa + (gva & PTE32_PAE_L1_MASK);
    227 		return 0;
    228 	}
    229 
    230 	/* Parse L1. */
    231 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    232 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    233 		return -1;
    234 	pdir = (pte_32bit_pae_t *)L1hva;
    235 	pte = pdir[pte32_pae_l1idx(gva)];
    236 	if ((pte & PG_V) == 0)
    237 		return -1;
    238 	if ((pte & PG_u) == 0)
    239 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    240 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    241 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    242 	if (pte & PG_NX)
    243 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    244 	if (pte & PG_PS)
    245 		return -1;
    246 
    247 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    248 	return 0;
    249 }
    250 
    251 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    252 
    253 #define PTE64_L1_SHIFT	12
    254 #define PTE64_L2_SHIFT	21
    255 #define PTE64_L3_SHIFT	30
    256 #define PTE64_L4_SHIFT	39
    257 
    258 #define PTE64_L4_MASK	0x0000ff8000000000
    259 #define PTE64_L3_MASK	0x0000007fc0000000
    260 #define PTE64_L2_MASK	0x000000003fe00000
    261 #define PTE64_L1_MASK	0x00000000001ff000
    262 
    263 #define PTE64_L4_FRAME	PTE64_L4_MASK
    264 #define PTE64_L3_FRAME	(PTE64_L4_FRAME|PTE64_L3_MASK)
    265 #define PTE64_L2_FRAME	(PTE64_L3_FRAME|PTE64_L2_MASK)
    266 #define PTE64_L1_FRAME	(PTE64_L2_FRAME|PTE64_L1_MASK)
    267 
    268 #define pte64_l1idx(va)	(((va) & PTE64_L1_MASK) >> PTE64_L1_SHIFT)
    269 #define pte64_l2idx(va)	(((va) & PTE64_L2_MASK) >> PTE64_L2_SHIFT)
    270 #define pte64_l3idx(va)	(((va) & PTE64_L3_MASK) >> PTE64_L3_SHIFT)
    271 #define pte64_l4idx(va)	(((va) & PTE64_L4_MASK) >> PTE64_L4_SHIFT)
    272 
    273 typedef uint64_t pte_64bit_t;
    274 
    275 static inline bool
    276 x86_gva_64bit_canonical(gvaddr_t gva)
    277 {
    278 	/* Bits 63:47 must have the same value. */
    279 #define SIGN_EXTEND	0xffff800000000000ULL
    280 	return (gva & SIGN_EXTEND) == 0 || (gva & SIGN_EXTEND) == SIGN_EXTEND;
    281 }
    282 
    283 static int
    284 x86_gva_to_gpa_64bit(struct nvmm_machine *mach, uint64_t cr3,
    285     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    286 {
    287 	gpaddr_t L4gpa, L3gpa, L2gpa, L1gpa;
    288 	uintptr_t L4hva, L3hva, L2hva, L1hva;
    289 	pte_64bit_t *pdir, pte;
    290 
    291 	/* We begin with an RWXU access. */
    292 	*prot = NVMM_PROT_ALL;
    293 
    294 	if (!x86_gva_64bit_canonical(gva))
    295 		return -1;
    296 
    297 	/* Parse L4. */
    298 	L4gpa = (cr3 & PG_FRAME);
    299 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L4gpa, &L4hva) == -1)
    300 		return -1;
    301 	pdir = (pte_64bit_t *)L4hva;
    302 	pte = pdir[pte64_l4idx(gva)];
    303 	if ((pte & PG_V) == 0)
    304 		return -1;
    305 	if ((pte & PG_u) == 0)
    306 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    307 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    308 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    309 	if (pte & PG_NX)
    310 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    311 	if (pte & PG_PS)
    312 		return -1;
    313 
    314 	/* Parse L3. */
    315 	L3gpa = (pte & PG_FRAME);
    316 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L3gpa, &L3hva) == -1)
    317 		return -1;
    318 	pdir = (pte_64bit_t *)L3hva;
    319 	pte = pdir[pte64_l3idx(gva)];
    320 	if ((pte & PG_V) == 0)
    321 		return -1;
    322 	if ((pte & PG_u) == 0)
    323 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    324 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    325 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    326 	if (pte & PG_NX)
    327 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    328 	if (pte & PG_PS) {
    329 		*gpa = (pte & PTE64_L3_FRAME);
    330 		*gpa = *gpa + (gva & (PTE64_L2_MASK|PTE64_L1_MASK));
    331 		return 0;
    332 	}
    333 
    334 	/* Parse L2. */
    335 	L2gpa = (pte & PG_FRAME);
    336 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L2gpa, &L2hva) == -1)
    337 		return -1;
    338 	pdir = (pte_64bit_t *)L2hva;
    339 	pte = pdir[pte64_l2idx(gva)];
    340 	if ((pte & PG_V) == 0)
    341 		return -1;
    342 	if ((pte & PG_u) == 0)
    343 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    344 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    345 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    346 	if (pte & PG_NX)
    347 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    348 	if (pte & PG_PS) {
    349 		*gpa = (pte & PTE64_L2_FRAME);
    350 		*gpa = *gpa + (gva & PTE64_L1_MASK);
    351 		return 0;
    352 	}
    353 
    354 	/* Parse L1. */
    355 	L1gpa = (pte & PG_FRAME);
    356 	if (nvmm_gpa_to_hva(mach, L1gpa, &L1hva) == -1)
    357 		return -1;
    358 	pdir = (pte_64bit_t *)L1hva;
    359 	pte = pdir[pte64_l1idx(gva)];
    360 	if ((pte & PG_V) == 0)
    361 		return -1;
    362 	if ((pte & PG_u) == 0)
    363 		*prot &= ~NVMM_PROT_USER;
    364 	if ((pte & PG_KW) == 0)
    365 		*prot &= ~NVMM_PROT_WRITE;
    366 	if (pte & PG_NX)
    367 		*prot &= ~NVMM_PROT_EXEC;
    368 	if (pte & PG_PS)
    369 		return -1;
    370 
    371 	*gpa = (pte & PG_FRAME);
    372 	return 0;
    373 }
    374 
    375 static inline int
    376 x86_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    377     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    378 {
    379 	bool is_pae, is_lng, has_pse;
    380 	uint64_t cr3;
    381 	size_t off;
    382 	int ret;
    383 
    384 	if ((state->crs[NVMM_X64_CR_CR0] & CR0_PG) == 0) {
    385 		/* No paging. */
    386 		*prot = NVMM_PROT_ALL;
    387 		*gpa = gva;
    388 		return 0;
    389 	}
    390 
    391 	off = (gva & PAGE_MASK);
    392 	gva &= ~PAGE_MASK;
    393 
    394 	is_pae = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PAE) != 0;
    395 	is_lng = (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LME) != 0;
    396 	has_pse = (state->crs[NVMM_X64_CR_CR4] & CR4_PSE) != 0;
    397 	cr3 = state->crs[NVMM_X64_CR_CR3];
    398 
    399 	if (is_pae && is_lng) {
    400 		/* 64bit */
    401 		ret = x86_gva_to_gpa_64bit(mach, cr3, gva, gpa, prot);
    402 	} else if (is_pae && !is_lng) {
    403 		/* 32bit PAE */
    404 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit_pae(mach, cr3, gva, gpa, has_pse,
    405 		    prot);
    406 	} else if (!is_pae && !is_lng) {
    407 		/* 32bit */
    408 		ret = x86_gva_to_gpa_32bit(mach, cr3, gva, gpa, has_pse, prot);
    409 	} else {
    410 		ret = -1;
    411 	}
    412 
    413 	if (ret == -1) {
    414 		errno = EFAULT;
    415 	}
    416 
    417 	*gpa = *gpa + off;
    418 
    419 	return ret;
    420 }
    421 
    422 int
    423 nvmm_gva_to_gpa(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
    424     gvaddr_t gva, gpaddr_t *gpa, nvmm_prot_t *prot)
    425 {
    426 	struct nvmm_x64_state state;
    427 	int ret;
    428 
    429 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
    430 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    431 	if (ret == -1)
    432 		return -1;
    433 
    434 	return x86_gva_to_gpa(mach, &state, gva, gpa, prot);
    435 }
    436 
    437 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    438 
    439 static inline bool
    440 is_64bit(struct nvmm_x64_state *state)
    441 {
    442 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng != 0);
    443 }
    444 
    445 static inline bool
    446 is_32bit(struct nvmm_x64_state *state)
    447 {
    448 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng == 0) &&
    449 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def32 == 1);
    450 }
    451 
    452 static inline bool
    453 is_16bit(struct nvmm_x64_state *state)
    454 {
    455 	return (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.lng == 0) &&
    456 	    (state->segs[NVMM_X64_SEG_CS].attrib.def32 == 0);
    457 }
    458 
    459 static inline bool
    460 is_long_mode(struct nvmm_x64_state *state)
    461 {
    462 	return (state->msrs[NVMM_X64_MSR_EFER] & EFER_LME) != 0;
    463 }
    464 
    465 static int
    466 segment_apply(struct nvmm_x64_state_seg *seg, gvaddr_t *gva, size_t size)
    467 {
    468 	uint64_t limit;
    469 
    470 	/*
    471 	 * This is incomplete. We should check topdown, etc, really that's
    472 	 * tiring.
    473 	 */
    474 	if (__predict_false(!seg->attrib.p)) {
    475 		goto error;
    476 	}
    477 
    478 	limit = (seg->limit + 1);
    479 	if (__predict_true(seg->attrib.gran)) {
    480 		limit *= PAGE_SIZE;
    481 	}
    482 
    483 	if (__predict_false(*gva + size > limit)) {
    484 		goto error;
    485 	}
    486 
    487 	*gva += seg->base;
    488 	return 0;
    489 
    490 error:
    491 	errno = EFAULT;
    492 	return -1;
    493 }
    494 
    495 static uint64_t
    496 mask_from_adsize(size_t adsize)
    497 {
    498 	switch (adsize) {
    499 	case 8:
    500 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
    501 	case 4:
    502 		return 0x00000000FFFFFFFF;
    503 	case 2:
    504 	default: /* impossible */
    505 		return 0x000000000000FFFF;
    506 	}
    507 }
    508 
    509 static uint64_t
    510 rep_get_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    511 {
    512 	uint64_t mask, cnt;
    513 
    514 	mask = mask_from_adsize(adsize);
    515 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    516 
    517 	return cnt;
    518 }
    519 
    520 static void
    521 rep_set_cnt(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize, uint64_t cnt)
    522 {
    523 	uint64_t mask;
    524 
    525 	mask = mask_from_adsize(adsize);
    526 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    527 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    528 }
    529 
    530 static uint64_t
    531 rep_dec_apply(struct nvmm_x64_state *state, size_t adsize)
    532 {
    533 	uint64_t mask, cnt;
    534 
    535 	mask = mask_from_adsize(adsize);
    536 
    537 	cnt = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] & mask;
    538 	cnt -= 1;
    539 	cnt &= mask;
    540 
    541 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] &= ~mask;
    542 	state->gprs[NVMM_X64_GPR_RCX] |= cnt;
    543 
    544 	return cnt;
    545 }
    546 
    547 static int
    548 read_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    549     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    550 {
    551 	struct nvmm_mem mem;
    552 	nvmm_prot_t prot;
    553 	gpaddr_t gpa;
    554 	uintptr_t hva;
    555 	bool is_mmio;
    556 	int ret, remain;
    557 
    558 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    559 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    560 		return -1;
    561 	}
    562 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_READ))) {
    563 		errno = EFAULT;
    564 		return -1;
    565 	}
    566 
    567 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    568 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    569 	} else {
    570 		remain = 0;
    571 	}
    572 	size -= remain;
    573 
    574 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva);
    575 	is_mmio = (ret == -1);
    576 
    577 	if (is_mmio) {
    578 		mem.data = data;
    579 		mem.gva = gva;
    580 		mem.gpa = gpa;
    581 		mem.write = false;
    582 		mem.size = size;
    583 		(*__callbacks.mem)(&mem);
    584 	} else {
    585 		memcpy(data, (uint8_t *)hva, size);
    586 	}
    587 
    588 	if (remain > 0) {
    589 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva + size,
    590 		    data + size, remain);
    591 	} else {
    592 		ret = 0;
    593 	}
    594 
    595 	return ret;
    596 }
    597 
    598 static int
    599 write_guest_memory(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    600     gvaddr_t gva, uint8_t *data, size_t size)
    601 {
    602 	struct nvmm_mem mem;
    603 	nvmm_prot_t prot;
    604 	gpaddr_t gpa;
    605 	uintptr_t hva;
    606 	bool is_mmio;
    607 	int ret, remain;
    608 
    609 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, gva, &gpa, &prot);
    610 	if (__predict_false(ret == -1)) {
    611 		return -1;
    612 	}
    613 	if (__predict_false(!(prot & NVMM_PROT_WRITE))) {
    614 		errno = EFAULT;
    615 		return -1;
    616 	}
    617 
    618 	if ((gva & PAGE_MASK) + size > PAGE_SIZE) {
    619 		remain = ((gva & PAGE_MASK) + size - PAGE_SIZE);
    620 	} else {
    621 		remain = 0;
    622 	}
    623 	size -= remain;
    624 
    625 	ret = nvmm_gpa_to_hva(mach, gpa, &hva);
    626 	is_mmio = (ret == -1);
    627 
    628 	if (is_mmio) {
    629 		mem.data = data;
    630 		mem.gva = gva;
    631 		mem.gpa = gpa;
    632 		mem.write = true;
    633 		mem.size = size;
    634 		(*__callbacks.mem)(&mem);
    635 	} else {
    636 		memcpy((uint8_t *)hva, data, size);
    637 	}
    638 
    639 	if (remain > 0) {
    640 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva + size,
    641 		    data + size, remain);
    642 	} else {
    643 		ret = 0;
    644 	}
    645 
    646 	return ret;
    647 }
    648 
    649 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    650 
    651 static int fetch_segment(struct nvmm_machine *, struct nvmm_x64_state *);
    652 
    653 #define NVMM_IO_BATCH_SIZE	32
    654 
    655 static int
    656 assist_io_batch(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
    657     struct nvmm_io *io, gvaddr_t gva, uint64_t cnt)
    658 {
    659 	uint8_t iobuf[NVMM_IO_BATCH_SIZE];
    660 	size_t i, iosize, iocnt;
    661 	int ret;
    662 
    663 	cnt = MIN(cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    664 	iosize = MIN(io->size * cnt, NVMM_IO_BATCH_SIZE);
    665 	iocnt = iosize / io->size;
    666 
    667 	io->data = iobuf;
    668 
    669 	if (!io->in) {
    670 		ret = read_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    671 		if (ret == -1)
    672 			return -1;
    673 	}
    674 
    675 	for (i = 0; i < iocnt; i++) {
    676 		(*__callbacks.io)(io);
    677 		io->data += io->size;
    678 	}
    679 
    680 	if (io->in) {
    681 		ret = write_guest_memory(mach, state, gva, iobuf, iosize);
    682 		if (ret == -1)
    683 			return -1;
    684 	}
    685 
    686 	return iocnt;
    687 }
    688 
    689 int
    690 nvmm_assist_io(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
    691     struct nvmm_exit *exit)
    692 {
    693 	struct nvmm_x64_state state;
    694 	struct nvmm_io io;
    695 	uint64_t cnt = 0; /* GCC */
    696 	uint8_t iobuf[8];
    697 	int iocnt = 1;
    698 	gvaddr_t gva;
    699 	int reg = 0; /* GCC */
    700 	int ret, seg;
    701 	bool psld = false;
    702 
    703 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_IO)) {
    704 		errno = EINVAL;
    705 		return -1;
    706 	}
    707 
    708 	io.port = exit->u.io.port;
    709 	io.in = (exit->u.io.type == NVMM_EXIT_IO_IN);
    710 	io.size = exit->u.io.operand_size;
    711 	io.data = iobuf;
    712 
    713 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
    714 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS |
    715 	    NVMM_X64_STATE_CRS | NVMM_X64_STATE_MSRS);
    716 	if (ret == -1)
    717 		return -1;
    718 
    719 	if (exit->u.io.rep) {
    720 		cnt = rep_get_cnt(&state, exit->u.io.address_size);
    721 		if (__predict_false(cnt == 0)) {
    722 			return 0;
    723 		}
    724 	}
    725 
    726 	if (__predict_false(state.gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D)) {
    727 		psld = true;
    728 	}
    729 
    730 	/*
    731 	 * Determine GVA.
    732 	 */
    733 	if (exit->u.io.str) {
    734 		if (io.in) {
    735 			reg = NVMM_X64_GPR_RDI;
    736 		} else {
    737 			reg = NVMM_X64_GPR_RSI;
    738 		}
    739 
    740 		gva = state.gprs[reg];
    741 		gva &= mask_from_adsize(exit->u.io.address_size);
    742 
    743 		if (!is_long_mode(&state)) {
    744 			if (exit->u.io.seg != -1) {
    745 				seg = exit->u.io.seg;
    746 			} else {
    747 				if (io.in) {
    748 					seg = NVMM_X64_SEG_ES;
    749 				} else {
    750 					seg = fetch_segment(mach, &state);
    751 					if (seg == -1)
    752 						return -1;
    753 				}
    754 			}
    755 
    756 			ret = segment_apply(&state.segs[seg], &gva, io.size);
    757 			if (ret == -1)
    758 				return -1;
    759 		}
    760 
    761 		if (exit->u.io.rep && !psld) {
    762 			iocnt = assist_io_batch(mach, &state, &io, gva, cnt);
    763 			if (iocnt == -1)
    764 				return -1;
    765 			goto done;
    766 		}
    767 	}
    768 
    769 	if (!io.in) {
    770 		if (!exit->u.io.str) {
    771 			memcpy(io.data, &state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.size);
    772 		} else {
    773 			ret = read_guest_memory(mach, &state, gva, io.data,
    774 			    io.size);
    775 			if (ret == -1)
    776 				return -1;
    777 		}
    778 	}
    779 
    780 	(*__callbacks.io)(&io);
    781 
    782 	if (io.in) {
    783 		if (!exit->u.io.str) {
    784 			memcpy(&state.gprs[NVMM_X64_GPR_RAX], io.data, io.size);
    785 		} else {
    786 			ret = write_guest_memory(mach, &state, gva, io.data,
    787 			    io.size);
    788 			if (ret == -1)
    789 				return -1;
    790 		}
    791 	}
    792 
    793 done:
    794 	if (exit->u.io.str) {
    795 		if (__predict_false(psld)) {
    796 			state.gprs[reg] -= iocnt * io.size;
    797 		} else {
    798 			state.gprs[reg] += iocnt * io.size;
    799 		}
    800 	}
    801 
    802 	if (exit->u.io.rep) {
    803 		cnt -= iocnt;
    804 		rep_set_cnt(&state, exit->u.io.address_size, cnt);
    805 		if (cnt == 0) {
    806 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    807 		}
    808 	} else {
    809 		state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] = exit->u.io.npc;
    810 	}
    811 
    812 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_GPRS);
    813 	if (ret == -1)
    814 		return -1;
    815 
    816 	return 0;
    817 }
    818 
    819 /* -------------------------------------------------------------------------- */
    820 
    821 static void x86_emul_or(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    822 static void x86_emul_and(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    823 static void x86_emul_xor(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    824 static void x86_emul_mov(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    825 static void x86_emul_stos(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    826 static void x86_emul_lods(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    827 static void x86_emul_movs(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    828 
    829 enum x86_legpref {
    830 	/* Group 1 */
    831 	LEG_LOCK = 0,
    832 	LEG_REPN,	/* REPNE/REPNZ */
    833 	LEG_REP,	/* REP/REPE/REPZ */
    834 	/* Group 2 */
    835 	LEG_OVR_CS,
    836 	LEG_OVR_SS,
    837 	LEG_OVR_DS,
    838 	LEG_OVR_ES,
    839 	LEG_OVR_FS,
    840 	LEG_OVR_GS,
    841 	LEG_BRN_TAKEN,
    842 	LEG_BRN_NTAKEN,
    843 	/* Group 3 */
    844 	LEG_OPR_OVR,
    845 	/* Group 4 */
    846 	LEG_ADR_OVR,
    847 
    848 	NLEG
    849 };
    850 
    851 struct x86_rexpref {
    852 	bool present;
    853 	bool w;
    854 	bool r;
    855 	bool x;
    856 	bool b;
    857 };
    858 
    859 struct x86_reg {
    860 	int num;	/* NVMM GPR state index */
    861 	uint64_t mask;
    862 };
    863 
    864 enum x86_disp_type {
    865 	DISP_NONE,
    866 	DISP_0,
    867 	DISP_1,
    868 	DISP_4
    869 };
    870 
    871 struct x86_disp {
    872 	enum x86_disp_type type;
    873 	uint64_t data; /* 4 bytes, but can be sign-extended */
    874 };
    875 
    876 enum REGMODRM__Mod {
    877 	MOD_DIS0, /* also, register indirect */
    878 	MOD_DIS1,
    879 	MOD_DIS4,
    880 	MOD_REG
    881 };
    882 
    883 enum REGMODRM__Reg {
    884 	REG_000, /* these fields are indexes to the register map */
    885 	REG_001,
    886 	REG_010,
    887 	REG_011,
    888 	REG_100,
    889 	REG_101,
    890 	REG_110,
    891 	REG_111
    892 };
    893 
    894 enum REGMODRM__Rm {
    895 	RM_000, /* reg */
    896 	RM_001, /* reg */
    897 	RM_010, /* reg */
    898 	RM_011, /* reg */
    899 	RM_RSP_SIB, /* reg or SIB, depending on the MOD */
    900 	RM_RBP_DISP32, /* reg or displacement-only (= RIP-relative on amd64) */
    901 	RM_110,
    902 	RM_111
    903 };
    904 
    905 struct x86_regmodrm {
    906 	bool present;
    907 	enum REGMODRM__Mod mod;
    908 	enum REGMODRM__Reg reg;
    909 	enum REGMODRM__Rm rm;
    910 };
    911 
    912 struct x86_immediate {
    913 	size_t size;	/* 1/2/4/8 */
    914 	uint64_t data;
    915 };
    916 
    917 struct x86_sib {
    918 	uint8_t scale;
    919 	const struct x86_reg *idx;
    920 	const struct x86_reg *bas;
    921 };
    922 
    923 enum x86_store_type {
    924 	STORE_NONE,
    925 	STORE_REG,
    926 	STORE_IMM,
    927 	STORE_SIB,
    928 	STORE_DMO
    929 };
    930 
    931 struct x86_store {
    932 	enum x86_store_type type;
    933 	union {
    934 		const struct x86_reg *reg;
    935 		struct x86_immediate imm;
    936 		struct x86_sib sib;
    937 		uint64_t dmo;
    938 	} u;
    939 	struct x86_disp disp;
    940 	int hardseg;
    941 };
    942 
    943 struct x86_instr {
    944 	size_t len;
    945 	bool legpref[NLEG];
    946 	struct x86_rexpref rexpref;
    947 	size_t operand_size;
    948 	size_t address_size;
    949 	uint64_t zeroextend_mask;
    950 
    951 	struct x86_regmodrm regmodrm;
    952 
    953 	const struct x86_opcode *opcode;
    954 
    955 	struct x86_store src;
    956 	struct x86_store dst;
    957 
    958 	struct x86_store *strm;
    959 
    960 	void (*emul)(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    961 };
    962 
    963 struct x86_decode_fsm {
    964 	/* vcpu */
    965 	bool is64bit;
    966 	bool is32bit;
    967 	bool is16bit;
    968 
    969 	/* fsm */
    970 	int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *);
    971 	uint8_t *buf;
    972 	uint8_t *end;
    973 };
    974 
    975 struct x86_opcode {
    976 	uint8_t byte;
    977 	bool regmodrm;
    978 	bool regtorm;
    979 	bool dmo;
    980 	bool todmo;
    981 	bool movs;
    982 	bool stos;
    983 	bool lods;
    984 	bool szoverride;
    985 	int defsize;
    986 	int allsize;
    987 	bool group1;
    988 	bool group11;
    989 	bool immediate;
    990 	int flags;
    991 	void (*emul)(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    992 };
    993 
    994 struct x86_group_entry {
    995 	void (*emul)(struct nvmm_mem *, void (*)(struct nvmm_mem *), uint64_t *);
    996 };
    997 
    998 #define OPSIZE_BYTE 0x01
    999 #define OPSIZE_WORD 0x02 /* 2 bytes */
   1000 #define OPSIZE_DOUB 0x04 /* 4 bytes */
   1001 #define OPSIZE_QUAD 0x08 /* 8 bytes */
   1002 
   1003 #define FLAG_imm8	0x01
   1004 #define FLAG_immz	0x02
   1005 #define FLAG_ze		0x04
   1006 
   1007 static const struct x86_group_entry group1[8] = {
   1008 	[1] = { .emul = x86_emul_or },
   1009 	[4] = { .emul = x86_emul_and },
   1010 	[6] = { .emul = x86_emul_xor }
   1011 };
   1012 
   1013 static const struct x86_group_entry group11[8] = {
   1014 	[0] = { .emul = x86_emul_mov }
   1015 };
   1016 
   1017 static const struct x86_opcode primary_opcode_table[] = {
   1018 	/*
   1019 	 * Group1
   1020 	 */
   1021 	{
   1022 		/* Ev, Ib */
   1023 		.byte = 0x83,
   1024 		.regmodrm = true,
   1025 		.regtorm = true,
   1026 		.szoverride = true,
   1027 		.defsize = -1,
   1028 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1029 		.group1 = true,
   1030 		.immediate = true,
   1031 		.flags = FLAG_imm8,
   1032 		.emul = NULL /* group1 */
   1033 	},
   1034 
   1035 	/*
   1036 	 * Group11
   1037 	 */
   1038 	{
   1039 		/* Eb, Ib */
   1040 		.byte = 0xC6,
   1041 		.regmodrm = true,
   1042 		.regtorm = true,
   1043 		.szoverride = false,
   1044 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1045 		.allsize = -1,
   1046 		.group11 = true,
   1047 		.immediate = true,
   1048 		.emul = NULL /* group11 */
   1049 	},
   1050 	{
   1051 		/* Ev, Iz */
   1052 		.byte = 0xC7,
   1053 		.regmodrm = true,
   1054 		.regtorm = true,
   1055 		.szoverride = true,
   1056 		.defsize = -1,
   1057 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1058 		.group11 = true,
   1059 		.immediate = true,
   1060 		.flags = FLAG_immz,
   1061 		.emul = NULL /* group11 */
   1062 	},
   1063 
   1064 	/*
   1065 	 * OR
   1066 	 */
   1067 	{
   1068 		/* Eb, Gb */
   1069 		.byte = 0x08,
   1070 		.regmodrm = true,
   1071 		.regtorm = true,
   1072 		.szoverride = false,
   1073 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1074 		.allsize = -1,
   1075 		.emul = x86_emul_or
   1076 	},
   1077 	{
   1078 		/* Ev, Gv */
   1079 		.byte = 0x09,
   1080 		.regmodrm = true,
   1081 		.regtorm = true,
   1082 		.szoverride = true,
   1083 		.defsize = -1,
   1084 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1085 		.emul = x86_emul_or
   1086 	},
   1087 	{
   1088 		/* Gb, Eb */
   1089 		.byte = 0x0A,
   1090 		.regmodrm = true,
   1091 		.regtorm = false,
   1092 		.szoverride = false,
   1093 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1094 		.allsize = -1,
   1095 		.emul = x86_emul_or
   1096 	},
   1097 	{
   1098 		/* Gv, Ev */
   1099 		.byte = 0x0B,
   1100 		.regmodrm = true,
   1101 		.regtorm = false,
   1102 		.szoverride = true,
   1103 		.defsize = -1,
   1104 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1105 		.emul = x86_emul_or
   1106 	},
   1107 
   1108 	/*
   1109 	 * AND
   1110 	 */
   1111 	{
   1112 		/* Eb, Gb */
   1113 		.byte = 0x20,
   1114 		.regmodrm = true,
   1115 		.regtorm = true,
   1116 		.szoverride = false,
   1117 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1118 		.allsize = -1,
   1119 		.emul = x86_emul_and
   1120 	},
   1121 	{
   1122 		/* Ev, Gv */
   1123 		.byte = 0x21,
   1124 		.regmodrm = true,
   1125 		.regtorm = true,
   1126 		.szoverride = true,
   1127 		.defsize = -1,
   1128 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1129 		.emul = x86_emul_and
   1130 	},
   1131 	{
   1132 		/* Gb, Eb */
   1133 		.byte = 0x22,
   1134 		.regmodrm = true,
   1135 		.regtorm = false,
   1136 		.szoverride = false,
   1137 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1138 		.allsize = -1,
   1139 		.emul = x86_emul_and
   1140 	},
   1141 	{
   1142 		/* Gv, Ev */
   1143 		.byte = 0x23,
   1144 		.regmodrm = true,
   1145 		.regtorm = false,
   1146 		.szoverride = true,
   1147 		.defsize = -1,
   1148 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1149 		.emul = x86_emul_and
   1150 	},
   1151 
   1152 	/*
   1153 	 * XOR
   1154 	 */
   1155 	{
   1156 		/* Eb, Gb */
   1157 		.byte = 0x30,
   1158 		.regmodrm = true,
   1159 		.regtorm = true,
   1160 		.szoverride = false,
   1161 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1162 		.allsize = -1,
   1163 		.emul = x86_emul_xor
   1164 	},
   1165 	{
   1166 		/* Ev, Gv */
   1167 		.byte = 0x31,
   1168 		.regmodrm = true,
   1169 		.regtorm = true,
   1170 		.szoverride = true,
   1171 		.defsize = -1,
   1172 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1173 		.emul = x86_emul_xor
   1174 	},
   1175 	{
   1176 		/* Gb, Eb */
   1177 		.byte = 0x32,
   1178 		.regmodrm = true,
   1179 		.regtorm = false,
   1180 		.szoverride = false,
   1181 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1182 		.allsize = -1,
   1183 		.emul = x86_emul_xor
   1184 	},
   1185 	{
   1186 		/* Gv, Ev */
   1187 		.byte = 0x33,
   1188 		.regmodrm = true,
   1189 		.regtorm = false,
   1190 		.szoverride = true,
   1191 		.defsize = -1,
   1192 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1193 		.emul = x86_emul_xor
   1194 	},
   1195 
   1196 	/*
   1197 	 * MOV
   1198 	 */
   1199 	{
   1200 		/* Eb, Gb */
   1201 		.byte = 0x88,
   1202 		.regmodrm = true,
   1203 		.regtorm = true,
   1204 		.szoverride = false,
   1205 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1206 		.allsize = -1,
   1207 		.emul = x86_emul_mov
   1208 	},
   1209 	{
   1210 		/* Ev, Gv */
   1211 		.byte = 0x89,
   1212 		.regmodrm = true,
   1213 		.regtorm = true,
   1214 		.szoverride = true,
   1215 		.defsize = -1,
   1216 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1217 		.emul = x86_emul_mov
   1218 	},
   1219 	{
   1220 		/* Gb, Eb */
   1221 		.byte = 0x8A,
   1222 		.regmodrm = true,
   1223 		.regtorm = false,
   1224 		.szoverride = false,
   1225 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1226 		.allsize = -1,
   1227 		.emul = x86_emul_mov
   1228 	},
   1229 	{
   1230 		/* Gv, Ev */
   1231 		.byte = 0x8B,
   1232 		.regmodrm = true,
   1233 		.regtorm = false,
   1234 		.szoverride = true,
   1235 		.defsize = -1,
   1236 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1237 		.emul = x86_emul_mov
   1238 	},
   1239 	{
   1240 		/* AL, Ob */
   1241 		.byte = 0xA0,
   1242 		.dmo = true,
   1243 		.todmo = false,
   1244 		.szoverride = false,
   1245 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1246 		.allsize = -1,
   1247 		.emul = x86_emul_mov
   1248 	},
   1249 	{
   1250 		/* rAX, Ov */
   1251 		.byte = 0xA1,
   1252 		.dmo = true,
   1253 		.todmo = false,
   1254 		.szoverride = true,
   1255 		.defsize = -1,
   1256 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1257 		.emul = x86_emul_mov
   1258 	},
   1259 	{
   1260 		/* Ob, AL */
   1261 		.byte = 0xA2,
   1262 		.dmo = true,
   1263 		.todmo = true,
   1264 		.szoverride = false,
   1265 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1266 		.allsize = -1,
   1267 		.emul = x86_emul_mov
   1268 	},
   1269 	{
   1270 		/* Ov, rAX */
   1271 		.byte = 0xA3,
   1272 		.dmo = true,
   1273 		.todmo = true,
   1274 		.szoverride = true,
   1275 		.defsize = -1,
   1276 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1277 		.emul = x86_emul_mov
   1278 	},
   1279 
   1280 	/*
   1281 	 * MOVS
   1282 	 */
   1283 	{
   1284 		/* Yb, Xb */
   1285 		.byte = 0xA4,
   1286 		.movs = true,
   1287 		.szoverride = false,
   1288 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1289 		.allsize = -1,
   1290 		.emul = x86_emul_movs
   1291 	},
   1292 	{
   1293 		/* Yv, Xv */
   1294 		.byte = 0xA5,
   1295 		.movs = true,
   1296 		.szoverride = true,
   1297 		.defsize = -1,
   1298 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1299 		.emul = x86_emul_movs
   1300 	},
   1301 
   1302 	/*
   1303 	 * STOS
   1304 	 */
   1305 	{
   1306 		/* Yb, AL */
   1307 		.byte = 0xAA,
   1308 		.stos = true,
   1309 		.szoverride = false,
   1310 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1311 		.allsize = -1,
   1312 		.emul = x86_emul_stos
   1313 	},
   1314 	{
   1315 		/* Yv, rAX */
   1316 		.byte = 0xAB,
   1317 		.stos = true,
   1318 		.szoverride = true,
   1319 		.defsize = -1,
   1320 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1321 		.emul = x86_emul_stos
   1322 	},
   1323 
   1324 	/*
   1325 	 * LODS
   1326 	 */
   1327 	{
   1328 		/* AL, Xb */
   1329 		.byte = 0xAC,
   1330 		.lods = true,
   1331 		.szoverride = false,
   1332 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1333 		.allsize = -1,
   1334 		.emul = x86_emul_lods
   1335 	},
   1336 	{
   1337 		/* rAX, Xv */
   1338 		.byte = 0xAD,
   1339 		.lods = true,
   1340 		.szoverride = true,
   1341 		.defsize = -1,
   1342 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1343 		.emul = x86_emul_lods
   1344 	},
   1345 };
   1346 
   1347 static const struct x86_opcode secondary_opcode_table[] = {
   1348 	/*
   1349 	 * MOVZX
   1350 	 */
   1351 	{
   1352 		/* Gv, Eb */
   1353 		.byte = 0xB6,
   1354 		.regmodrm = true,
   1355 		.regtorm = false,
   1356 		.szoverride = true,
   1357 		.defsize = OPSIZE_BYTE,
   1358 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1359 		.flags = FLAG_ze,
   1360 		.emul = x86_emul_mov
   1361 	},
   1362 	{
   1363 		/* Gv, Ew */
   1364 		.byte = 0xB7,
   1365 		.regmodrm = true,
   1366 		.regtorm = false,
   1367 		.szoverride = true,
   1368 		.defsize = OPSIZE_WORD,
   1369 		.allsize = OPSIZE_WORD|OPSIZE_DOUB|OPSIZE_QUAD,
   1370 		.flags = FLAG_ze,
   1371 		.emul = x86_emul_mov
   1372 	},
   1373 };
   1374 
   1375 static const struct x86_reg gpr_map__rip = { NVMM_X64_GPR_RIP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF };
   1376 
   1377 /* [REX-present][enc][opsize] */
   1378 static const struct x86_reg gpr_map__special[2][4][8] = {
   1379 	[false] = {
   1380 		/* No REX prefix. */
   1381 		[0b00] = {
   1382 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FF00 }, /* AH */
   1383 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1384 			[2] = { -1, 0 },
   1385 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1386 			[4] = { -1, 0 },
   1387 			[5] = { -1, 0 },
   1388 			[6] = { -1, 0 },
   1389 			[7] = { -1, 0 },
   1390 		},
   1391 		[0b01] = {
   1392 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FF00 }, /* CH */
   1393 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1394 			[2] = { -1, 0 },
   1395 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF },	/* EBP */
   1396 			[4] = { -1, 0 },
   1397 			[5] = { -1, 0 },
   1398 			[6] = { -1, 0 },
   1399 			[7] = { -1, 0 },
   1400 		},
   1401 		[0b10] = {
   1402 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FF00 }, /* DH */
   1403 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1404 			[2] = { -1, 0 },
   1405 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1406 			[4] = { -1, 0 },
   1407 			[5] = { -1, 0 },
   1408 			[6] = { -1, 0 },
   1409 			[7] = { -1, 0 },
   1410 		},
   1411 		[0b11] = {
   1412 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FF00 }, /* BH */
   1413 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1414 			[2] = { -1, 0 },
   1415 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1416 			[4] = { -1, 0 },
   1417 			[5] = { -1, 0 },
   1418 			[6] = { -1, 0 },
   1419 			[7] = { -1, 0 },
   1420 		}
   1421 	},
   1422 	[true] = {
   1423 		/* Has REX prefix. */
   1424 		[0b00] = {
   1425 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000000000FF }, /* SPL */
   1426 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x000000000000FFFF }, /* SP */
   1427 			[2] = { -1, 0 },
   1428 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESP */
   1429 			[4] = { -1, 0 },
   1430 			[5] = { -1, 0 },
   1431 			[6] = { -1, 0 },
   1432 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSP */
   1433 		},
   1434 		[0b01] = {
   1435 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000000000FF }, /* BPL */
   1436 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x000000000000FFFF }, /* BP */
   1437 			[2] = { -1, 0 },
   1438 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBP */
   1439 			[4] = { -1, 0 },
   1440 			[5] = { -1, 0 },
   1441 			[6] = { -1, 0 },
   1442 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBP, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RBP */
   1443 		},
   1444 		[0b10] = {
   1445 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000000000FF }, /* SIL */
   1446 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x000000000000FFFF }, /* SI */
   1447 			[2] = { -1, 0 },
   1448 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ESI */
   1449 			[4] = { -1, 0 },
   1450 			[5] = { -1, 0 },
   1451 			[6] = { -1, 0 },
   1452 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RSI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RSI */
   1453 		},
   1454 		[0b11] = {
   1455 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000000000FF }, /* DIL */
   1456 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x000000000000FFFF }, /* DI */
   1457 			[2] = { -1, 0 },
   1458 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDI */
   1459 			[4] = { -1, 0 },
   1460 			[5] = { -1, 0 },
   1461 			[6] = { -1, 0 },
   1462 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDI, 0xFFFFFFFFFFFFFFFF }, /* RDI */
   1463 		}
   1464 	}
   1465 };
   1466 
   1467 /* [depends][enc][size] */
   1468 static const struct x86_reg gpr_map[2][8][8] = {
   1469 	[false] = {
   1470 		/* Not extended. */
   1471 		[0b000] = {
   1472 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000000000FF }, /* AL */
   1473 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x000000000000FFFF }, /* AX */
   1474 			[2] = { -1, 0 },
   1475 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EAX */
   1476 			[4] = { -1, 0 },
   1477 			[5] = { -1, 0 },
   1478 			[6] = { -1, 0 },
   1479 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RAX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* RAX */
   1480 		},
   1481 		[0b001] = {
   1482 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000000000FF }, /* CL */
   1483 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x000000000000FFFF }, /* CX */
   1484 			[2] = { -1, 0 },
   1485 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* ECX */
   1486 			[4] = { -1, 0 },
   1487 			[5] = { -1, 0 },
   1488 			[6] = { -1, 0 },
   1489 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RCX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* RCX */
   1490 		},
   1491 		[0b010] = {
   1492 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000000000FF }, /* DL */
   1493 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x000000000000FFFF }, /* DX */
   1494 			[2] = { -1, 0 },
   1495 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EDX */
   1496 			[4] = { -1, 0 },
   1497 			[5] = { -1, 0 },
   1498 			[6] = { -1, 0 },
   1499 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RDX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* RDX */
   1500 		},
   1501 		[0b011] = {
   1502 			[0] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000000000FF }, /* BL */
   1503 			[1] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x000000000000FFFF }, /* BX */
   1504 			[2] = { -1, 0 },
   1505 			[3] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* EBX */
   1506 			[4] = { -1, 0 },
   1507 			[5] = { -1, 0 },
   1508 			[6] = { -1, 0 },
   1509 			[7] = { NVMM_X64_GPR_RBX, 0x00000000FFFFFFFF }, /* RBX */
   1510 		},
   1511 		[0b100] = {
   1512 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1513 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1514 			[2] = { -1, 0 },
   1515 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1516 			[4] = { -1, 0 },
   1517 			[5] = { -1, 0 },
   1518 			[6] = { -1, 0 },
   1519 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1520 		},
   1521 		[0b101] = {
   1522 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1523 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1524 			[2] = { -1, 0 },
   1525 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1526 			[4] = { -1, 0 },
   1527 			[5] = { -1, 0 },
   1528 			[6] = { -1, 0 },
   1529 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1530 		},
   1531 		[0b110] = {
   1532 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1533 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1534 			[2] = { -1, 0 },
   1535 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1536 			[4] = { -1, 0 },
   1537 			[5] = { -1, 0 },
   1538 			[6] = { -1, 0 },
   1539 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1540 		},
   1541 		[0b111] = {
   1542 			[0] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1543 			[1] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1544 			[2] = { -1, 0 },
   1545 			[3] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1546 			[4] = { -1, 0 },
   1547 			[5] = { -1, 0 },
   1548 			[6] = { -1, 0 },
   1549 			[7] = { -1, 0 }, /* SPECIAL */
   1550 		},
   1551 	},
   1552 	[true] = {
   1553 		/* Extended. */
   1554 		[0b000] = {
   1555 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000000000FF }, /* R8B */
   1556 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x000000000000FFFF }, /* R8W */
   1557 			[2] = { -1, 0 },
   1558 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8D */
   1559 			[4] = { -1, 0 },
   1560 			[5] = { -1, 0 },
   1561 			[6] = { -1, 0 },
   1562 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R8, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R8 */
   1563 		},
   1564 		[0b001] = {
   1565 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000000000FF }, /* R9B */
   1566 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x000000000000FFFF }, /* R9W */
   1567 			[2] = { -1, 0 },
   1568 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9D */
   1569 			[4] = { -1, 0 },
   1570 			[5] = { -1, 0 },
   1571 			[6] = { -1, 0 },
   1572 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R9, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R9 */
   1573 		},
   1574 		[0b010] = {
   1575 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000000000FF }, /* R10B */
   1576 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x000000000000FFFF }, /* R10W */
   1577 			[2] = { -1, 0 },
   1578 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10D */
   1579 			[4] = { -1, 0 },
   1580 			[5] = { -1, 0 },
   1581 			[6] = { -1, 0 },
   1582 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R10, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R10 */
   1583 		},
   1584 		[0b011] = {
   1585 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000000000FF }, /* R11B */
   1586 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x000000000000FFFF }, /* R11W */
   1587 			[2] = { -1, 0 },
   1588 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11D */
   1589 			[4] = { -1, 0 },
   1590 			[5] = { -1, 0 },
   1591 			[6] = { -1, 0 },
   1592 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R11, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R11 */
   1593 		},
   1594 		[0b100] = {
   1595 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000000000FF }, /* R12B */
   1596 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x000000000000FFFF }, /* R12W */
   1597 			[2] = { -1, 0 },
   1598 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12D */
   1599 			[4] = { -1, 0 },
   1600 			[5] = { -1, 0 },
   1601 			[6] = { -1, 0 },
   1602 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R12, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R12 */
   1603 		},
   1604 		[0b101] = {
   1605 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000000000FF }, /* R13B */
   1606 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x000000000000FFFF }, /* R13W */
   1607 			[2] = { -1, 0 },
   1608 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13D */
   1609 			[4] = { -1, 0 },
   1610 			[5] = { -1, 0 },
   1611 			[6] = { -1, 0 },
   1612 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R13, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R13 */
   1613 		},
   1614 		[0b110] = {
   1615 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000000000FF }, /* R14B */
   1616 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x000000000000FFFF }, /* R14W */
   1617 			[2] = { -1, 0 },
   1618 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14D */
   1619 			[4] = { -1, 0 },
   1620 			[5] = { -1, 0 },
   1621 			[6] = { -1, 0 },
   1622 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R14, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R14 */
   1623 		},
   1624 		[0b111] = {
   1625 			[0] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000000000FF }, /* R15B */
   1626 			[1] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x000000000000FFFF }, /* R15W */
   1627 			[2] = { -1, 0 },
   1628 			[3] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15D */
   1629 			[4] = { -1, 0 },
   1630 			[5] = { -1, 0 },
   1631 			[6] = { -1, 0 },
   1632 			[7] = { NVMM_X64_GPR_R15, 0x00000000FFFFFFFF }, /* R15 */
   1633 		},
   1634 	}
   1635 };
   1636 
   1637 static int
   1638 node_overflow(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1639 {
   1640 	fsm->fn = NULL;
   1641 	return -1;
   1642 }
   1643 
   1644 static int
   1645 fsm_read(struct x86_decode_fsm *fsm, uint8_t *bytes, size_t n)
   1646 {
   1647 	if (fsm->buf + n > fsm->end) {
   1648 		return -1;
   1649 	}
   1650 	memcpy(bytes, fsm->buf, n);
   1651 	return 0;
   1652 }
   1653 
   1654 static void
   1655 fsm_advance(struct x86_decode_fsm *fsm, size_t n,
   1656     int (*fn)(struct x86_decode_fsm *, struct x86_instr *))
   1657 {
   1658 	fsm->buf += n;
   1659 	if (fsm->buf > fsm->end) {
   1660 		fsm->fn = node_overflow;
   1661 	} else {
   1662 		fsm->fn = fn;
   1663 	}
   1664 }
   1665 
   1666 static const struct x86_reg *
   1667 resolve_special_register(struct x86_instr *instr, uint8_t enc, size_t regsize)
   1668 {
   1669 	enc &= 0b11;
   1670 	if (regsize == 8) {
   1671 		/* May be 64bit without REX */
   1672 		return &gpr_map__special[1][enc][regsize-1];
   1673 	}
   1674 	return &gpr_map__special[instr->rexpref.present][enc][regsize-1];
   1675 }
   1676 
   1677 /*
   1678  * Special node, for MOVS. Fake two displacements of zero on the source and
   1679  * destination registers.
   1680  */
   1681 static int
   1682 node_movs(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1683 {
   1684 	size_t adrsize;
   1685 
   1686 	adrsize = instr->address_size;
   1687 
   1688 	/* DS:RSI */
   1689 	instr->src.type = STORE_REG;
   1690 	instr->src.u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1691 	instr->src.disp.type = DISP_0;
   1692 
   1693 	/* ES:RDI, force ES */
   1694 	instr->dst.type = STORE_REG;
   1695 	instr->dst.u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1696 	instr->dst.disp.type = DISP_0;
   1697 	instr->dst.hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1698 
   1699 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1700 
   1701 	return 0;
   1702 }
   1703 
   1704 /*
   1705  * Special node, for STOS and LODS. Fake a displacement of zero on the
   1706  * destination register.
   1707  */
   1708 static int
   1709 node_stlo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1710 {
   1711 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1712 	struct x86_store *stlo, *streg;
   1713 	size_t adrsize, regsize;
   1714 
   1715 	adrsize = instr->address_size;
   1716 	regsize = instr->operand_size;
   1717 
   1718 	if (opcode->stos) {
   1719 		streg = &instr->src;
   1720 		stlo = &instr->dst;
   1721 	} else {
   1722 		streg = &instr->dst;
   1723 		stlo = &instr->src;
   1724 	}
   1725 
   1726 	streg->type = STORE_REG;
   1727 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1728 
   1729 	stlo->type = STORE_REG;
   1730 	if (opcode->stos) {
   1731 		/* ES:RDI, force ES */
   1732 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][3][adrsize-1];
   1733 		stlo->hardseg = NVMM_X64_SEG_ES;
   1734 	} else {
   1735 		/* DS:RSI */
   1736 		stlo->u.reg = &gpr_map__special[1][2][adrsize-1];
   1737 	}
   1738 	stlo->disp.type = DISP_0;
   1739 
   1740 	fsm_advance(fsm, 0, NULL);
   1741 
   1742 	return 0;
   1743 }
   1744 
   1745 static int
   1746 node_dmo(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1747 {
   1748 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1749 	struct x86_store *stdmo, *streg;
   1750 	size_t adrsize, regsize;
   1751 
   1752 	adrsize = instr->address_size;
   1753 	regsize = instr->operand_size;
   1754 
   1755 	if (opcode->todmo) {
   1756 		streg = &instr->src;
   1757 		stdmo = &instr->dst;
   1758 	} else {
   1759 		streg = &instr->dst;
   1760 		stdmo = &instr->src;
   1761 	}
   1762 
   1763 	streg->type = STORE_REG;
   1764 	streg->u.reg = &gpr_map[0][0][regsize-1]; /* ?AX */
   1765 
   1766 	stdmo->type = STORE_DMO;
   1767 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&stdmo->u.dmo, adrsize) == -1) {
   1768 		return -1;
   1769 	}
   1770 	fsm_advance(fsm, adrsize, NULL);
   1771 
   1772 	return 0;
   1773 }
   1774 
   1775 static uint64_t
   1776 sign_extend(uint64_t val, int size)
   1777 {
   1778 	if (size == 1) {
   1779 		if (val & __BIT(7))
   1780 			val |= 0xFFFFFFFFFFFFFF00;
   1781 	} else if (size == 2) {
   1782 		if (val & __BIT(15))
   1783 			val |= 0xFFFFFFFFFFFF0000;
   1784 	} else if (size == 4) {
   1785 		if (val & __BIT(31))
   1786 			val |= 0xFFFFFFFF00000000;
   1787 	}
   1788 	return val;
   1789 }
   1790 
   1791 static int
   1792 node_immediate(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1793 {
   1794 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1795 	struct x86_store *store;
   1796 	uint8_t immsize;
   1797 	size_t sesize = 0;
   1798 
   1799 	/* The immediate is the source */
   1800 	store = &instr->src;
   1801 	immsize = instr->operand_size;
   1802 
   1803 	if (opcode->flags & FLAG_imm8) {
   1804 		sesize = immsize;
   1805 		immsize = 1;
   1806 	} else if ((opcode->flags & FLAG_immz) && (immsize == 8)) {
   1807 		sesize = immsize;
   1808 		immsize = 4;
   1809 	}
   1810 
   1811 	store->type = STORE_IMM;
   1812 	store->u.imm.size = immsize;
   1813 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&store->u.imm.data, immsize) == -1) {
   1814 		return -1;
   1815 	}
   1816 	fsm_advance(fsm, store->u.imm.size, NULL);
   1817 
   1818 	if (sesize != 0) {
   1819 		store->u.imm.data = sign_extend(store->u.imm.data, sesize);
   1820 		store->u.imm.size = sesize;
   1821 	}
   1822 
   1823 	return 0;
   1824 }
   1825 
   1826 static int
   1827 node_disp(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1828 {
   1829 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   1830 	uint64_t data = 0;
   1831 	size_t n;
   1832 
   1833 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1) {
   1834 		n = 1;
   1835 	} else { /* DISP4 */
   1836 		n = 4;
   1837 	}
   1838 
   1839 	if (fsm_read(fsm, (uint8_t *)&data, n) == -1) {
   1840 		return -1;
   1841 	}
   1842 
   1843 	if (__predict_true(fsm->is64bit)) {
   1844 		data = sign_extend(data, n);
   1845 	}
   1846 
   1847 	instr->strm->disp.data = data;
   1848 
   1849 	if (opcode->immediate) {
   1850 		fsm_advance(fsm, n, node_immediate);
   1851 	} else {
   1852 		fsm_advance(fsm, n, NULL);
   1853 	}
   1854 
   1855 	return 0;
   1856 }
   1857 
   1858 static const struct x86_reg *
   1859 get_register_idx(struct x86_instr *instr, uint8_t index)
   1860 {
   1861 	uint8_t enc = index;
   1862 	const struct x86_reg *reg;
   1863 	size_t regsize;
   1864 
   1865 	regsize = instr->address_size;
   1866 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.x][enc][regsize-1];
   1867 
   1868 	if (reg->num == -1) {
   1869 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   1870 	}
   1871 
   1872 	return reg;
   1873 }
   1874 
   1875 static const struct x86_reg *
   1876 get_register_bas(struct x86_instr *instr, uint8_t base)
   1877 {
   1878 	uint8_t enc = base;
   1879 	const struct x86_reg *reg;
   1880 	size_t regsize;
   1881 
   1882 	regsize = instr->address_size;
   1883 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   1884 	if (reg->num == -1) {
   1885 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   1886 	}
   1887 
   1888 	return reg;
   1889 }
   1890 
   1891 static int
   1892 node_sib(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1893 {
   1894 	const struct x86_opcode *opcode;
   1895 	uint8_t scale, index, base;
   1896 	bool noindex, nobase;
   1897 	uint8_t byte;
   1898 
   1899 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   1900 		return -1;
   1901 	}
   1902 
   1903 	scale = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   1904 	index = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   1905 	base  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   1906 
   1907 	opcode = instr->opcode;
   1908 
   1909 	noindex = false;
   1910 	nobase = false;
   1911 
   1912 	if (index == 0b100 && !instr->rexpref.x) {
   1913 		/* Special case: the index is null */
   1914 		noindex = true;
   1915 	}
   1916 
   1917 	if (instr->regmodrm.mod == 0b00 && base == 0b101) {
   1918 		/* Special case: the base is null + disp32 */
   1919 		instr->strm->disp.type = DISP_4;
   1920 		nobase = true;
   1921 	}
   1922 
   1923 	instr->strm->type = STORE_SIB;
   1924 	instr->strm->u.sib.scale = (1 << scale);
   1925 	if (!noindex)
   1926 		instr->strm->u.sib.idx = get_register_idx(instr, index);
   1927 	if (!nobase)
   1928 		instr->strm->u.sib.bas = get_register_bas(instr, base);
   1929 
   1930 	/* May have a displacement, or an immediate */
   1931 	if (instr->strm->disp.type == DISP_1 || instr->strm->disp.type == DISP_4) {
   1932 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   1933 	} else if (opcode->immediate) {
   1934 		fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   1935 	} else {
   1936 		fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   1937 	}
   1938 
   1939 	return 0;
   1940 }
   1941 
   1942 static const struct x86_reg *
   1943 get_register_reg(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   1944 {
   1945 	uint8_t enc = instr->regmodrm.reg;
   1946 	const struct x86_reg *reg;
   1947 	size_t regsize;
   1948 
   1949 	regsize = instr->operand_size;
   1950 
   1951 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.r][enc][regsize-1];
   1952 	if (reg->num == -1) {
   1953 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   1954 	}
   1955 
   1956 	return reg;
   1957 }
   1958 
   1959 static const struct x86_reg *
   1960 get_register_rm(struct x86_instr *instr, const struct x86_opcode *opcode)
   1961 {
   1962 	uint8_t enc = instr->regmodrm.rm;
   1963 	const struct x86_reg *reg;
   1964 	size_t regsize;
   1965 
   1966 	if (instr->strm->disp.type == DISP_NONE) {
   1967 		regsize = instr->operand_size;
   1968 	} else {
   1969 		/* Indirect access, the size is that of the address. */
   1970 		regsize = instr->address_size;
   1971 	}
   1972 
   1973 	reg = &gpr_map[instr->rexpref.b][enc][regsize-1];
   1974 	if (reg->num == -1) {
   1975 		reg = resolve_special_register(instr, enc, regsize);
   1976 	}
   1977 
   1978 	return reg;
   1979 }
   1980 
   1981 static inline bool
   1982 has_sib(struct x86_instr *instr)
   1983 {
   1984 	return (instr->regmodrm.mod != 3 && instr->regmodrm.rm == 4);
   1985 }
   1986 
   1987 static inline bool
   1988 is_rip_relative(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1989 {
   1990 	return (fsm->is64bit && instr->strm->disp.type == DISP_0 &&
   1991 	    instr->regmodrm.rm == RM_RBP_DISP32);
   1992 }
   1993 
   1994 static inline bool
   1995 is_disp32_only(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   1996 {
   1997 	return (!fsm->is64bit && instr->strm->disp.type == DISP_0 &&
   1998 	    instr->regmodrm.rm == RM_RBP_DISP32);
   1999 }
   2000 
   2001 static enum x86_disp_type
   2002 get_disp_type(struct x86_instr *instr)
   2003 {
   2004 	switch (instr->regmodrm.mod) {
   2005 	case MOD_DIS0:	/* indirect */
   2006 		return DISP_0;
   2007 	case MOD_DIS1:	/* indirect+1 */
   2008 		return DISP_1;
   2009 	case MOD_DIS4:	/* indirect+4 */
   2010 		return DISP_4;
   2011 	case MOD_REG:	/* direct */
   2012 	default:	/* gcc */
   2013 		return DISP_NONE;
   2014 	}
   2015 }
   2016 
   2017 static int
   2018 node_regmodrm(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2019 {
   2020 	struct x86_store *strg, *strm;
   2021 	const struct x86_opcode *opcode;
   2022 	const struct x86_reg *reg;
   2023 	uint8_t byte;
   2024 
   2025 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2026 		return -1;
   2027 	}
   2028 
   2029 	opcode = instr->opcode;
   2030 
   2031 	instr->regmodrm.present = true;
   2032 	instr->regmodrm.mod = ((byte & 0b11000000) >> 6);
   2033 	instr->regmodrm.reg = ((byte & 0b00111000) >> 3);
   2034 	instr->regmodrm.rm  = ((byte & 0b00000111) >> 0);
   2035 
   2036 	if (opcode->regtorm) {
   2037 		strg = &instr->src;
   2038 		strm = &instr->dst;
   2039 	} else { /* RM to REG */
   2040 		strm = &instr->src;
   2041 		strg = &instr->dst;
   2042 	}
   2043 
   2044 	/* Save for later use. */
   2045 	instr->strm = strm;
   2046 
   2047 	/*
   2048 	 * Special cases: Groups. The REG field of REGMODRM is the index in
   2049 	 * the group. op1 gets overwritten in the Immediate node, if any.
   2050 	 */
   2051 	if (opcode->group1) {
   2052 		if (group1[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2053 			return -1;
   2054 		}
   2055 		instr->emul = group1[instr->regmodrm.reg].emul;
   2056 	} else if (opcode->group11) {
   2057 		if (group11[instr->regmodrm.reg].emul == NULL) {
   2058 			return -1;
   2059 		}
   2060 		instr->emul = group11[instr->regmodrm.reg].emul;
   2061 	}
   2062 
   2063 	reg = get_register_reg(instr, opcode);
   2064 	if (reg == NULL) {
   2065 		return -1;
   2066 	}
   2067 	strg->type = STORE_REG;
   2068 	strg->u.reg = reg;
   2069 
   2070 	if (has_sib(instr)) {
   2071 		/* Overwrites RM */
   2072 		fsm_advance(fsm, 1, node_sib);
   2073 		return 0;
   2074 	}
   2075 
   2076 	/* The displacement applies to RM. */
   2077 	strm->disp.type = get_disp_type(instr);
   2078 
   2079 	if (is_rip_relative(fsm, instr)) {
   2080 		/* Overwrites RM */
   2081 		strm->type = STORE_REG;
   2082 		strm->u.reg = &gpr_map__rip;
   2083 		strm->disp.type = DISP_4;
   2084 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2085 		return 0;
   2086 	}
   2087 
   2088 	if (is_disp32_only(fsm, instr)) {
   2089 		/* Overwrites RM */
   2090 		strm->type = STORE_REG;
   2091 		strm->u.reg = NULL;
   2092 		strm->disp.type = DISP_4;
   2093 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2094 		return 0;
   2095 	}
   2096 
   2097 	reg = get_register_rm(instr, opcode);
   2098 	if (reg == NULL) {
   2099 		return -1;
   2100 	}
   2101 	strm->type = STORE_REG;
   2102 	strm->u.reg = reg;
   2103 
   2104 	if (strm->disp.type == DISP_NONE) {
   2105 		/* Direct register addressing mode */
   2106 		if (opcode->immediate) {
   2107 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2108 		} else {
   2109 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2110 		}
   2111 	} else if (strm->disp.type == DISP_0) {
   2112 		/* Indirect register addressing mode */
   2113 		if (opcode->immediate) {
   2114 			fsm_advance(fsm, 1, node_immediate);
   2115 		} else {
   2116 			fsm_advance(fsm, 1, NULL);
   2117 		}
   2118 	} else {
   2119 		fsm_advance(fsm, 1, node_disp);
   2120 	}
   2121 
   2122 	return 0;
   2123 }
   2124 
   2125 static size_t
   2126 get_operand_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2127 {
   2128 	const struct x86_opcode *opcode = instr->opcode;
   2129 	int opsize;
   2130 
   2131 	/* Get the opsize */
   2132 	if (!opcode->szoverride) {
   2133 		opsize = opcode->defsize;
   2134 	} else if (instr->rexpref.present && instr->rexpref.w) {
   2135 		opsize = 8;
   2136 	} else {
   2137 		if (!fsm->is16bit) {
   2138 			if (instr->legpref[LEG_OPR_OVR]) {
   2139 				opsize = 2;
   2140 			} else {
   2141 				opsize = 4;
   2142 			}
   2143 		} else { /* 16bit */
   2144 			if (instr->legpref[LEG_OPR_OVR]) {
   2145 				opsize = 4;
   2146 			} else {
   2147 				opsize = 2;
   2148 			}
   2149 		}
   2150 	}
   2151 
   2152 	/* See if available */
   2153 	if ((opcode->allsize & opsize) == 0) {
   2154 		// XXX do we care?
   2155 	}
   2156 
   2157 	return opsize;
   2158 }
   2159 
   2160 static size_t
   2161 get_address_size(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2162 {
   2163 	if (fsm->is64bit) {
   2164 		if (__predict_false(instr->legpref[LEG_ADR_OVR])) {
   2165 			return 4;
   2166 		}
   2167 		return 8;
   2168 	}
   2169 
   2170 	if (fsm->is32bit) {
   2171 		if (__predict_false(instr->legpref[LEG_ADR_OVR])) {
   2172 			return 2;
   2173 		}
   2174 		return 4;
   2175 	}
   2176 
   2177 	/* 16bit. */
   2178 	if (__predict_false(instr->legpref[LEG_ADR_OVR])) {
   2179 		return 4;
   2180 	}
   2181 	return 2;
   2182 }
   2183 
   2184 static int
   2185 node_primary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2186 {
   2187 	const struct x86_opcode *opcode;
   2188 	uint8_t byte;
   2189 	size_t i, n;
   2190 
   2191 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2192 		return -1;
   2193 	}
   2194 
   2195 	n = sizeof(primary_opcode_table) / sizeof(primary_opcode_table[0]);
   2196 	for (i = 0; i < n; i++) {
   2197 		if (primary_opcode_table[i].byte == byte)
   2198 			break;
   2199 	}
   2200 	if (i == n) {
   2201 		return -1;
   2202 	}
   2203 	opcode = &primary_opcode_table[i];
   2204 
   2205 	instr->opcode = opcode;
   2206 	instr->emul = opcode->emul;
   2207 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2208 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2209 
   2210 	if (opcode->regmodrm) {
   2211 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2212 	} else if (opcode->dmo) {
   2213 		/* Direct-Memory Offsets */
   2214 		fsm_advance(fsm, 1, node_dmo);
   2215 	} else if (opcode->stos || opcode->lods) {
   2216 		fsm_advance(fsm, 1, node_stlo);
   2217 	} else if (opcode->movs) {
   2218 		fsm_advance(fsm, 1, node_movs);
   2219 	} else {
   2220 		return -1;
   2221 	}
   2222 
   2223 	return 0;
   2224 }
   2225 
   2226 static uint64_t
   2227 size_to_mask(size_t size)
   2228 {
   2229 	switch (size) {
   2230 	case 1:
   2231 		return 0x00000000000000FF;
   2232 	case 2:
   2233 		return 0x000000000000FFFF;
   2234 	case 4:
   2235 		return 0x00000000FFFFFFFF;
   2236 	case 8:
   2237 	default:
   2238 		return 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
   2239 	}
   2240 }
   2241 
   2242 static int
   2243 node_secondary_opcode(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2244 {
   2245 	const struct x86_opcode *opcode;
   2246 	uint8_t byte;
   2247 	size_t i, n;
   2248 
   2249 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2250 		return -1;
   2251 	}
   2252 
   2253 	n = sizeof(secondary_opcode_table) / sizeof(secondary_opcode_table[0]);
   2254 	for (i = 0; i < n; i++) {
   2255 		if (secondary_opcode_table[i].byte == byte)
   2256 			break;
   2257 	}
   2258 	if (i == n) {
   2259 		return -1;
   2260 	}
   2261 	opcode = &secondary_opcode_table[i];
   2262 
   2263 	instr->opcode = opcode;
   2264 	instr->emul = opcode->emul;
   2265 	instr->operand_size = get_operand_size(fsm, instr);
   2266 	instr->address_size = get_address_size(fsm, instr);
   2267 
   2268 	if (opcode->flags & FLAG_ze) {
   2269 		/*
   2270 		 * Compute the mask for zero-extend. Update the operand size,
   2271 		 * we move fewer bytes.
   2272 		 */
   2273 		instr->zeroextend_mask = size_to_mask(instr->operand_size);
   2274 		instr->zeroextend_mask &= ~size_to_mask(opcode->defsize);
   2275 		instr->operand_size = opcode->defsize;
   2276 	}
   2277 
   2278 	if (opcode->regmodrm) {
   2279 		fsm_advance(fsm, 1, node_regmodrm);
   2280 	} else {
   2281 		return -1;
   2282 	}
   2283 
   2284 	return 0;
   2285 }
   2286 
   2287 static int
   2288 node_main(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2289 {
   2290 	uint8_t byte;
   2291 
   2292 #define ESCAPE	0x0F
   2293 #define VEX_1	0xC5
   2294 #define VEX_2	0xC4
   2295 #define XOP	0x8F
   2296 
   2297 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2298 		return -1;
   2299 	}
   2300 
   2301 	/*
   2302 	 * We don't take XOP. It is AMD-specific, and it was removed shortly
   2303 	 * after being introduced.
   2304 	 */
   2305 	if (byte == ESCAPE) {
   2306 		fsm_advance(fsm, 1, node_secondary_opcode);
   2307 	} else if (!instr->rexpref.present) {
   2308 		if (byte == VEX_1) {
   2309 			return -1;
   2310 		} else if (byte == VEX_2) {
   2311 			return -1;
   2312 		} else {
   2313 			fsm->fn = node_primary_opcode;
   2314 		}
   2315 	} else {
   2316 		fsm->fn = node_primary_opcode;
   2317 	}
   2318 
   2319 	return 0;
   2320 }
   2321 
   2322 static int
   2323 node_rex_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2324 {
   2325 	struct x86_rexpref *rexpref = &instr->rexpref;
   2326 	uint8_t byte;
   2327 	size_t n = 0;
   2328 
   2329 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2330 		return -1;
   2331 	}
   2332 
   2333 	if (byte >= 0x40 && byte <= 0x4F) {
   2334 		if (__predict_false(!fsm->is64bit)) {
   2335 			return -1;
   2336 		}
   2337 		rexpref->present = true;
   2338 		rexpref->w = ((byte & 0x8) != 0);
   2339 		rexpref->r = ((byte & 0x4) != 0);
   2340 		rexpref->x = ((byte & 0x2) != 0);
   2341 		rexpref->b = ((byte & 0x1) != 0);
   2342 		n = 1;
   2343 	}
   2344 
   2345 	fsm_advance(fsm, n, node_main);
   2346 	return 0;
   2347 }
   2348 
   2349 static const struct {
   2350 	uint8_t byte;
   2351 	int seg;
   2352 } legpref_table[NLEG] = {
   2353 	/* Group 1 */
   2354 	[LEG_LOCK] = { 0xF0, -1 },
   2355 	[LEG_REPN] = { 0xF2, -1 },
   2356 	[LEG_REP]  = { 0xF3, -1 },
   2357 	/* Group 2 */
   2358 	[LEG_OVR_CS] = { 0x2E, NVMM_X64_SEG_CS },
   2359 	[LEG_OVR_SS] = { 0x36, NVMM_X64_SEG_SS },
   2360 	[LEG_OVR_DS] = { 0x3E, NVMM_X64_SEG_DS },
   2361 	[LEG_OVR_ES] = { 0x26, NVMM_X64_SEG_ES },
   2362 	[LEG_OVR_FS] = { 0x64, NVMM_X64_SEG_FS },
   2363 	[LEG_OVR_GS] = { 0x65, NVMM_X64_SEG_GS },
   2364 	[LEG_BRN_TAKEN]  = { 0x2E, -1 },
   2365 	[LEG_BRN_NTAKEN] = { 0x3E, -1 },
   2366 	/* Group 3 */
   2367 	[LEG_OPR_OVR] = { 0x66, -1 },
   2368 	/* Group 4 */
   2369 	[LEG_ADR_OVR] = { 0x67, -1 },
   2370 };
   2371 
   2372 static int
   2373 node_legacy_prefix(struct x86_decode_fsm *fsm, struct x86_instr *instr)
   2374 {
   2375 	uint8_t byte;
   2376 	size_t i;
   2377 
   2378 	if (fsm_read(fsm, &byte, sizeof(byte)) == -1) {
   2379 		return -1;
   2380 	}
   2381 
   2382 	for (i = 0; i < NLEG; i++) {
   2383 		if (byte == legpref_table[i].byte)
   2384 			break;
   2385 	}
   2386 
   2387 	if (i == NLEG) {
   2388 		fsm->fn = node_rex_prefix;
   2389 	} else {
   2390 		instr->legpref[i] = true;
   2391 		fsm_advance(fsm, 1, node_legacy_prefix);
   2392 	}
   2393 
   2394 	return 0;
   2395 }
   2396 
   2397 static int
   2398 x86_decode(uint8_t *inst_bytes, size_t inst_len, struct x86_instr *instr,
   2399     struct nvmm_x64_state *state)
   2400 {
   2401 	struct x86_decode_fsm fsm;
   2402 	int ret;
   2403 
   2404 	memset(instr, 0, sizeof(*instr));
   2405 
   2406 	fsm.is64bit = is_64bit(state);
   2407 	fsm.is32bit = is_32bit(state);
   2408 	fsm.is16bit = is_16bit(state);
   2409 
   2410 	fsm.fn = node_legacy_prefix;
   2411 	fsm.buf = inst_bytes;
   2412 	fsm.end = inst_bytes + inst_len;
   2413 
   2414 	while (fsm.fn != NULL) {
   2415 		ret = (*fsm.fn)(&fsm, instr);
   2416 		if (ret == -1)
   2417 			return -1;
   2418 	}
   2419 
   2420 	instr->len = fsm.buf - inst_bytes;
   2421 
   2422 	return 0;
   2423 }
   2424 
   2425 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2426 
   2427 static inline uint8_t
   2428 compute_parity(uint8_t *data)
   2429 {
   2430 	uint64_t *ptr = (uint64_t *)data;
   2431 	uint64_t val = *ptr;
   2432 
   2433 	val ^= val >> 32;
   2434 	val ^= val >> 16;
   2435 	val ^= val >> 8;
   2436 	val ^= val >> 4;
   2437 	val ^= val >> 2;
   2438 	val ^= val >> 1;
   2439 	return (~val) & 1;
   2440 }
   2441 
   2442 static void
   2443 x86_emul_or(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2444     uint64_t *gprs)
   2445 {
   2446 	const bool write = mem->write;
   2447 	uint64_t fl = gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS];
   2448 	uint8_t data[8];
   2449 	size_t i;
   2450 
   2451 	fl &= ~(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF);
   2452 
   2453 	memcpy(data, mem->data, sizeof(data));
   2454 
   2455 	/* Fetch the value to be OR'ed. */
   2456 	mem->write = false;
   2457 	(*cb)(mem);
   2458 
   2459 	/* Perform the OR. */
   2460 	for (i = 0; i < mem->size; i++) {
   2461 		mem->data[i] |= data[i];
   2462 		if (mem->data[i] != 0)
   2463 			fl |= PSL_Z;
   2464 	}
   2465 	if (mem->data[mem->size-1] & __BIT(7))
   2466 		fl |= PSL_N;
   2467 	if (compute_parity(mem->data))
   2468 		fl |= PSL_PF;
   2469 
   2470 	if (write) {
   2471 		/* Write back the result. */
   2472 		mem->write = true;
   2473 		(*cb)(mem);
   2474 	}
   2475 
   2476 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] = fl;
   2477 }
   2478 
   2479 static void
   2480 x86_emul_and(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2481     uint64_t *gprs)
   2482 {
   2483 	const bool write = mem->write;
   2484 	uint64_t fl = gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS];
   2485 	uint8_t data[8];
   2486 	size_t i;
   2487 
   2488 	fl &= ~(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF);
   2489 
   2490 	memcpy(data, mem->data, sizeof(data));
   2491 
   2492 	/* Fetch the value to be AND'ed. */
   2493 	mem->write = false;
   2494 	(*cb)(mem);
   2495 
   2496 	/* Perform the AND. */
   2497 	for (i = 0; i < mem->size; i++) {
   2498 		mem->data[i] &= data[i];
   2499 		if (mem->data[i] != 0)
   2500 			fl |= PSL_Z;
   2501 	}
   2502 	if (mem->data[mem->size-1] & __BIT(7))
   2503 		fl |= PSL_N;
   2504 	if (compute_parity(mem->data))
   2505 		fl |= PSL_PF;
   2506 
   2507 	if (write) {
   2508 		/* Write back the result. */
   2509 		mem->write = true;
   2510 		(*cb)(mem);
   2511 	}
   2512 
   2513 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] = fl;
   2514 }
   2515 
   2516 static void
   2517 x86_emul_xor(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2518     uint64_t *gprs)
   2519 {
   2520 	const bool write = mem->write;
   2521 	uint64_t fl = gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS];
   2522 	uint8_t data[8];
   2523 	size_t i;
   2524 
   2525 	fl &= ~(PSL_V|PSL_C|PSL_Z|PSL_N|PSL_PF);
   2526 
   2527 	memcpy(data, mem->data, sizeof(data));
   2528 
   2529 	/* Fetch the value to be XOR'ed. */
   2530 	mem->write = false;
   2531 	(*cb)(mem);
   2532 
   2533 	/* Perform the XOR. */
   2534 	for (i = 0; i < mem->size; i++) {
   2535 		mem->data[i] ^= data[i];
   2536 		if (mem->data[i] != 0)
   2537 			fl |= PSL_Z;
   2538 	}
   2539 	if (mem->data[mem->size-1] & __BIT(7))
   2540 		fl |= PSL_N;
   2541 	if (compute_parity(mem->data))
   2542 		fl |= PSL_PF;
   2543 
   2544 	if (write) {
   2545 		/* Write back the result. */
   2546 		mem->write = true;
   2547 		(*cb)(mem);
   2548 	}
   2549 
   2550 	gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] = fl;
   2551 }
   2552 
   2553 static void
   2554 x86_emul_mov(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2555     uint64_t *gprs)
   2556 {
   2557 	/*
   2558 	 * Nothing special, just move without emulation.
   2559 	 */
   2560 	(*cb)(mem);
   2561 }
   2562 
   2563 static void
   2564 x86_emul_stos(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2565     uint64_t *gprs)
   2566 {
   2567 	/*
   2568 	 * Just move, and update RDI.
   2569 	 */
   2570 	(*cb)(mem);
   2571 
   2572 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2573 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2574 	} else {
   2575 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2576 	}
   2577 }
   2578 
   2579 static void
   2580 x86_emul_lods(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2581     uint64_t *gprs)
   2582 {
   2583 	/*
   2584 	 * Just move, and update RSI.
   2585 	 */
   2586 	(*cb)(mem);
   2587 
   2588 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2589 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2590 	} else {
   2591 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2592 	}
   2593 }
   2594 
   2595 static void
   2596 x86_emul_movs(struct nvmm_mem *mem, void (*cb)(struct nvmm_mem *),
   2597     uint64_t *gprs)
   2598 {
   2599 	/*
   2600 	 * Special instruction: double memory operand. Don't call the cb,
   2601 	 * because the storage has already been performed earlier.
   2602 	 */
   2603 
   2604 	if (gprs[NVMM_X64_GPR_RFLAGS] & PSL_D) {
   2605 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] -= mem->size;
   2606 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] -= mem->size;
   2607 	} else {
   2608 		gprs[NVMM_X64_GPR_RSI] += mem->size;
   2609 		gprs[NVMM_X64_GPR_RDI] += mem->size;
   2610 	}
   2611 }
   2612 
   2613 /* -------------------------------------------------------------------------- */
   2614 
   2615 static inline uint64_t
   2616 gpr_read_address(struct x86_instr *instr, struct nvmm_x64_state *state, int gpr)
   2617 {
   2618 	uint64_t val;
   2619 
   2620 	val = state->gprs[gpr];
   2621 	if (__predict_false(instr->address_size == 4)) {
   2622 		val &= 0x00000000FFFFFFFF;
   2623 	} else if (__predict_false(instr->address_size == 2)) {
   2624 		val &= 0x000000000000FFFF;
   2625 	}
   2626 
   2627 	return val;
   2628 }
   2629 
   2630 static int
   2631 store_to_gva(struct nvmm_x64_state *state, struct x86_instr *instr,
   2632     struct x86_store *store, gvaddr_t *gvap, size_t size)
   2633 {
   2634 	struct x86_sib *sib;
   2635 	gvaddr_t gva = 0;
   2636 	uint64_t reg;
   2637 	int ret, seg;
   2638 
   2639 	if (store->type == STORE_SIB) {
   2640 		sib = &store->u.sib;
   2641 		if (sib->bas != NULL)
   2642 			gva += gpr_read_address(instr, state, sib->bas->num);
   2643 		if (sib->idx != NULL) {
   2644 			reg = gpr_read_address(instr, state, sib->idx->num);
   2645 			gva += sib->scale * reg;
   2646 		}
   2647 	} else if (store->type == STORE_REG) {
   2648 		if (store->u.reg == NULL) {
   2649 			/* The base is null. Happens with disp32-only. */
   2650 		} else {
   2651 			gva = gpr_read_address(instr, state, store->u.reg->num);
   2652 		}
   2653 	} else {
   2654 		gva = store->u.dmo;
   2655 	}
   2656 
   2657 	if (store->disp.type != DISP_NONE) {
   2658 		gva += store->disp.data;
   2659 	}
   2660 
   2661 	if (!is_long_mode(state)) {
   2662 		if (store->hardseg != 0) {
   2663 			seg = store->hardseg;
   2664 		} else {
   2665 			if (instr->legpref[LEG_OVR_CS]) {
   2666 				seg = NVMM_X64_SEG_CS;
   2667 			} else if (instr->legpref[LEG_OVR_SS]) {
   2668 				seg = NVMM_X64_SEG_SS;
   2669 			} else if (instr->legpref[LEG_OVR_ES]) {
   2670 				seg = NVMM_X64_SEG_ES;
   2671 			} else if (instr->legpref[LEG_OVR_FS]) {
   2672 				seg = NVMM_X64_SEG_FS;
   2673 			} else if (instr->legpref[LEG_OVR_GS]) {
   2674 				seg = NVMM_X64_SEG_GS;
   2675 			} else {
   2676 				seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2677 			}
   2678 		}
   2679 
   2680 		ret = segment_apply(&state->segs[seg], &gva, size);
   2681 		if (ret == -1)
   2682 			return -1;
   2683 	}
   2684 
   2685 	*gvap = gva;
   2686 	return 0;
   2687 }
   2688 
   2689 static int
   2690 store_to_mem(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   2691     struct x86_instr *instr, struct x86_store *store, struct nvmm_mem *mem)
   2692 {
   2693 	nvmm_prot_t prot;
   2694 	int ret;
   2695 
   2696 	ret = store_to_gva(state, instr, store, &mem->gva, mem->size);
   2697 	if (ret == -1)
   2698 		return -1;
   2699 
   2700 	if ((mem->gva & PAGE_MASK) + mem->size > PAGE_SIZE) {
   2701 		/* Don't allow a cross-page MMIO. */
   2702 		errno = EINVAL;
   2703 		return -1;
   2704 	}
   2705 
   2706 	ret = x86_gva_to_gpa(mach, state, mem->gva, &mem->gpa, &prot);
   2707 	if (ret == -1)
   2708 		return -1;
   2709 
   2710 	return 0;
   2711 }
   2712 
   2713 static int
   2714 fetch_segment(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state)
   2715 {
   2716 	uint8_t inst_bytes[15], byte;
   2717 	size_t i, n, fetchsize;
   2718 	gvaddr_t gva;
   2719 	int ret, seg;
   2720 
   2721 	fetchsize = sizeof(inst_bytes);
   2722 
   2723 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   2724 	if (!is_long_mode(state)) {
   2725 		ret = segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva,
   2726 		    fetchsize);
   2727 		if (ret == -1)
   2728 			return -1;
   2729 	}
   2730 
   2731 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, inst_bytes, fetchsize);
   2732 	if (ret == -1)
   2733 		return -1;
   2734 
   2735 	seg = NVMM_X64_SEG_DS;
   2736 	for (n = 0; n < fetchsize; n++) {
   2737 		byte = inst_bytes[n];
   2738 		for (i = 0; i < NLEG; i++) {
   2739 			if (byte != legpref_table[i].byte)
   2740 				continue;
   2741 			if (i >= LEG_OVR_CS && i <= LEG_OVR_GS)
   2742 				seg = legpref_table[i].seg;
   2743 			break;
   2744 		}
   2745 		if (i == NLEG) {
   2746 			break;
   2747 		}
   2748 	}
   2749 
   2750 	return seg;
   2751 }
   2752 
   2753 static int
   2754 fetch_instruction(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   2755     struct nvmm_exit *exit)
   2756 {
   2757 	size_t fetchsize;
   2758 	gvaddr_t gva;
   2759 	int ret;
   2760 
   2761 	fetchsize = sizeof(exit->u.mem.inst_bytes);
   2762 
   2763 	gva = state->gprs[NVMM_X64_GPR_RIP];
   2764 	if (!is_long_mode(state)) {
   2765 		ret = segment_apply(&state->segs[NVMM_X64_SEG_CS], &gva,
   2766 		    fetchsize);
   2767 		if (ret == -1)
   2768 			return -1;
   2769 	}
   2770 
   2771 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, exit->u.mem.inst_bytes,
   2772 	    fetchsize);
   2773 	if (ret == -1)
   2774 		return -1;
   2775 
   2776 	exit->u.mem.inst_len = fetchsize;
   2777 
   2778 	return 0;
   2779 }
   2780 
   2781 static int
   2782 assist_mem_double(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   2783     struct x86_instr *instr)
   2784 {
   2785 	struct nvmm_mem mem;
   2786 	uint8_t data[8];
   2787 	gvaddr_t gva;
   2788 	size_t size;
   2789 	int ret;
   2790 
   2791 	size = instr->operand_size;
   2792 
   2793 	/* Source. */
   2794 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->src, &gva, size);
   2795 	if (ret == -1)
   2796 		return -1;
   2797 	ret = read_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   2798 	if (ret == -1)
   2799 		return -1;
   2800 
   2801 	/* Destination. */
   2802 	ret = store_to_gva(state, instr, &instr->dst, &gva, size);
   2803 	if (ret == -1)
   2804 		return -1;
   2805 	ret = write_guest_memory(mach, state, gva, data, size);
   2806 	if (ret == -1)
   2807 		return -1;
   2808 
   2809 	mem.size = size;
   2810 	(*instr->emul)(&mem, NULL, state->gprs);
   2811 
   2812 	return 0;
   2813 }
   2814 
   2815 #define DISASSEMBLER_BUG()	\
   2816 	do {			\
   2817 		errno = EINVAL;	\
   2818 		return -1;	\
   2819 	} while (0);
   2820 
   2821 static int
   2822 assist_mem_single(struct nvmm_machine *mach, struct nvmm_x64_state *state,
   2823     struct x86_instr *instr)
   2824 {
   2825 	struct nvmm_mem mem;
   2826 	uint8_t membuf[8];
   2827 	uint64_t val;
   2828 	int ret;
   2829 
   2830 	memset(membuf, 0, sizeof(membuf));
   2831 	mem.data = membuf;
   2832 
   2833 	switch (instr->src.type) {
   2834 	case STORE_REG:
   2835 		if (instr->src.disp.type != DISP_NONE) {
   2836 			/* Indirect access. */
   2837 			mem.write = false;
   2838 			mem.size = instr->operand_size;
   2839 			ret = store_to_mem(mach, state, instr, &instr->src,
   2840 			    &mem);
   2841 			if (ret == -1)
   2842 				return -1;
   2843 		} else {
   2844 			/* Direct access. */
   2845 			mem.write = true;
   2846 			mem.size = instr->operand_size;
   2847 			val = state->gprs[instr->src.u.reg->num];
   2848 			val = __SHIFTOUT(val, instr->src.u.reg->mask);
   2849 			memcpy(mem.data, &val, mem.size);
   2850 		}
   2851 		break;
   2852 
   2853 	case STORE_IMM:
   2854 		mem.write = true;
   2855 		mem.size = instr->src.u.imm.size;
   2856 		memcpy(mem.data, &instr->src.u.imm.data, mem.size);
   2857 		break;
   2858 
   2859 	case STORE_SIB:
   2860 		mem.write = false;
   2861 		mem.size = instr->operand_size;
   2862 		ret = store_to_mem(mach, state, instr, &instr->src, &mem);
   2863 		if (ret == -1)
   2864 			return -1;
   2865 		break;
   2866 
   2867 	case STORE_DMO:
   2868 		mem.write = false;
   2869 		mem.size = instr->operand_size;
   2870 		ret = store_to_mem(mach, state, instr, &instr->src, &mem);
   2871 		if (ret == -1)
   2872 			return -1;
   2873 		break;
   2874 
   2875 	default:
   2876 		return -1;
   2877 	}
   2878 
   2879 	switch (instr->dst.type) {
   2880 	case STORE_REG:
   2881 		if (instr->dst.disp.type != DISP_NONE) {
   2882 			if (__predict_false(!mem.write)) {
   2883 				DISASSEMBLER_BUG();
   2884 			}
   2885 			mem.size = instr->operand_size;
   2886 			ret = store_to_mem(mach, state, instr, &instr->dst,
   2887 			    &mem);
   2888 			if (ret == -1)
   2889 				return -1;
   2890 		} else {
   2891 			/* nothing */
   2892 		}
   2893 		break;
   2894 
   2895 	case STORE_IMM:
   2896 		/* The dst can't be an immediate. */
   2897 		DISASSEMBLER_BUG();
   2898 
   2899 	case STORE_SIB:
   2900 		if (__predict_false(!mem.write)) {
   2901 			DISASSEMBLER_BUG();
   2902 		}
   2903 		mem.size = instr->operand_size;
   2904 		ret = store_to_mem(mach, state, instr, &instr->dst, &mem);
   2905 		if (ret == -1)
   2906 			return -1;
   2907 		break;
   2908 
   2909 	case STORE_DMO:
   2910 		if (__predict_false(!mem.write)) {
   2911 			DISASSEMBLER_BUG();
   2912 		}
   2913 		mem.size = instr->operand_size;
   2914 		ret = store_to_mem(mach, state, instr, &instr->dst, &mem);
   2915 		if (ret == -1)
   2916 			return -1;
   2917 		break;
   2918 
   2919 	default:
   2920 		return -1;
   2921 	}
   2922 
   2923 	(*instr->emul)(&mem, __callbacks.mem, state->gprs);
   2924 
   2925 	if (!mem.write) {
   2926 		/* instr->dst.type == STORE_REG */
   2927 		memcpy(&val, mem.data, sizeof(uint64_t));
   2928 		val = __SHIFTIN(val, instr->dst.u.reg->mask);
   2929 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->dst.u.reg->mask;
   2930 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] |= val;
   2931 		state->gprs[instr->dst.u.reg->num] &= ~instr->zeroextend_mask;
   2932 	}
   2933 
   2934 	return 0;
   2935 }
   2936 
   2937 int
   2938 nvmm_assist_mem(struct nvmm_machine *mach, nvmm_cpuid_t cpuid,
   2939     struct nvmm_exit *exit)
   2940 {
   2941 	struct nvmm_x64_state state;
   2942 	struct x86_instr instr;
   2943 	uint64_t cnt;
   2944 	int ret;
   2945 
   2946 	if (__predict_false(exit->reason != NVMM_EXIT_MEMORY)) {
   2947 		errno = EINVAL;
   2948 		return -1;
   2949 	}
   2950 
   2951 	ret = nvmm_vcpu_getstate(mach, cpuid, &state,
   2952 	    NVMM_X64_STATE_GPRS | NVMM_X64_STATE_SEGS | NVMM_X64_STATE_CRS |
   2953 	    NVMM_X64_STATE_MSRS);
   2954 	if (ret == -1)
   2955 		return -1;
   2956 
   2957 	if (exit->u.mem.inst_len == 0) {
   2958 		/*
   2959 		 * The instruction was not fetched from the kernel. Fetch
   2960 		 * it ourselves.
   2961 		 */
   2962 		ret = fetch_instruction(mach, &state, exit);
   2963 		if (ret == -1)
   2964 			return -1;
   2965 	}
   2966 
   2967 	ret = x86_decode(exit->u.mem.inst_bytes, exit->u.mem.inst_len,
   2968 	    &instr, &state);
   2969 	if (ret == -1) {
   2970 		errno = ENODEV;
   2971 		return -1;
   2972 	}
   2973 
   2974 	if (__predict_false(instr.legpref[LEG_REPN])) {
   2975 		errno = ENODEV;
   2976 		return -1;
   2977 	}
   2978 
   2979 	if (instr.opcode->movs) {
   2980 		ret = assist_mem_double(mach, &state, &instr);
   2981 	} else {
   2982 		ret = assist_mem_single(mach, &state, &instr);
   2983 	}
   2984 	if (ret == -1) {
   2985 		errno = ENODEV;
   2986 		return -1;
   2987 	}
   2988 
   2989 	if (instr.legpref[LEG_REP]) {
   2990 		cnt = rep_dec_apply(&state, instr.address_size);
   2991 		if (cnt == 0) {
   2992 			state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   2993 		}
   2994 	} else {
   2995 		state.gprs[NVMM_X64_GPR_RIP] += instr.len;
   2996 	}
   2997 
   2998 	ret = nvmm_vcpu_setstate(mach, cpuid, &state, NVMM_X64_STATE_GPRS);
   2999 	if (ret == -1)
   3000 		return -1;
   3001 
   3002 	return 0;
   3003 }
   3004